UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA

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DOTTORATO DI RICERCA IN NEUROSCIENZE XX CICLO

LA COMPRENSIONE DELL’INTENZIONALITA’

MOTORIA NEI BAMBINI CON

DISTURBO DELLO SPETTRO AUTISTICO

Coordinatore: Chiar.mo Prof. Vittorio Gallese Tutor: Chiar.mo Prof. Giuseppe Cossu

Tesi di Dottorato di Sonia Boria

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ANNO ACCADEMICO 2008/2009

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______________________________________________________RINGRAZIAMENTI

Vorrei ringraziare tutte le persone che mi hanno accompagnato durante il periodo

di Dottorato. Ognuna di loro ha dato un contributo importante, pur se diverso, alla mia

crescita sia sul piano professionale che umano.

Il mio primo pensiero va a tutti i bambini che hanno partecipato agli esperimenti,

per ciascuno di loro conservo un simpatico ed affettuoso ricordo, e alle loro famiglie.

Un sincero ringraziamento va alla Dott.ssa Monti e alla Dott.ssa Pieraccini del

Centro di Neuropschiatria Infantile dell’AUSL 11 di Empoli, alla Dott.ssa Dalla Vecchia,

alla Dott.ssa Santelli e alla Dott.ssa Giuberti del Centro Autismo di Reggio Emilia per il

reclutamento dei soggetti e la raccolta dei dati.

Un ringraziamento generale va a tutti i docenti e dottorandi del Dipartimento di

Neuroscienze per le opportunità di studio e approfondimento sulle tamatiche inerenti le

neuroscienze.

Il ringraziamento più grande va al Prof. Cossu che mi ha accompagnato nelle fasi

più significative del lavoro, fondamentale riferimento per la mia maturazione sul piano

scientifico e umano. Lo ringrazio molto per la fiducia costante che ha sempre conservato

nei miei confronti.

Un ringraziamento speciale va al Prof. Rizzolatti, per avermi dato l’opportunità di

lavorare a fianco ad uno scienziato straordinario, di assistere e partecipare a discussioni

scientifiche, teorico-metodologiche di cui conserverò sempre un prezioso ricordo e che

hanno arricchito notevolmente le mie conoscenze.

Ringrazio inoltre il Prof. Corrado Sinigaglia per i suggerimenti teorici.

Infine un affettuoso ringraziamento va ai miei colleghi del gruppo di ricerca:

Maddalena Fabbri-Destro, Luigi Cattaneo, Laura Sparaci e Vania Veroni, senza i quali

questo lavoro non sarebbe stato possibile.

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_________________________________________________________________INDICE

INDICE INTRODUZIONE………………………………………………………………………… 5

1. AUTISMO……………………………………………………………………………….8

1.1. Cenni storici…………………………………………………………………...8

1.2. Epidemiologia………………………………………………………………..13

1.3. Meccanismi eziopatogenetici………………………………………………..14

Modelli interpretativi della clinica………………………………………...15

Basi neurobiologiche………………………………………………………18

Fattori causali……………………………………………………………..19

1.4. Deficit motori………………………………………………………………...21

1.5. Criteri diagnostici dello spettro autistico…………………………………..22

1.6. Prognosi………………………………………………………………………26

1.7. Trattamento………………………………………………………………….27

2. ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA MOTORIO……………………………… ...30

2.1. Movimento, atto motorio, azione e intenzione……………………………..30

2.2. Organizzazione e controllo corticale del movimento volontario …………31

2.3. Parcellazione anatomica delle cortecce premotoria e parietale

posteriore………………………………………………………………………….33

La corteccia premotoria…………………………………………………...34

La corteccia parietale posteriore.................................................................36

2.4. La rappresentazione motoria degli oggetti nel circuito AIP-F5…………..37

2.5. Lo scopo dell’atto motorio………………...………………………………...39

Neuroni motori…………………………………………………………….39

Neuroni “mirror” ………………………………………………………….40

2.6. Organizzare gli atti motori in azioni finalizzate: catene motorie…………43

2.7. Dall’organizzazione dell’azione alla comprensione delle intenzioni……...44

2.8. Il sistema dei neuroni “mirror” nell’uomo………………………………...45

2.9. Il meccanismo “mirror” e l’autismo…………………………………..........49

4

3. OBIETTIVI DEGLI STUDI…………………………………………………........ .....51

4. I° STUDIO……………………………………………………………………………..53

4.1. MATERIALI E METODI (primo esperimento)……………………………53

4.1.1. Partecipanti………………………………………………………...53

4.1.2.Materiali e procedure………………………………………………54

Apparato di registrazione ed elaborazione del segnale

elettromiografico (EMG)…………………………………………..55

4.1.3. Analisi statistica……………………………………………………57

4.2. RISULTATI………………………………………………………………….57

4.3. MATERIALI E METODI (secondo esperimento)…………………………60

4.3.1. Partecipanti………………………………………………………...60

4.3.2. Materiali e procedure……………………………………………...61

4.4. RISULTATI………………………………………………………………….61

4.5. CONCLUSIONI (primo studio)…………………………………………….64

5. II° STUDIO…………………………………………………………………………… .66

5.1. MATERIALI E METODI…………………………………………………..66

5.1.1. Partecipanti………………………………………………………...66

5.1.2.Materiali e procedure………………………………………………67

5.1.3. Analisi statistica……………………………………………………69

5.2. RISULTATI.…………………………………………………………………70

5.3. CONCLUSIONI (secondo studio)..................................................................72

6. DISCUSSIONE………………………………………………………………………...74

BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………… 79

5

______________________________________________________INTRODUZIONE

INTRODUZIONE

“Uno dei più grandi errori dei nostri giorni consiste nel pensare al movimento di per sé,

come qualcosa di separato dalle funzioni superiori (…). Lo sviluppo mentale deve essere connesso

con il movimento e dipendente da esso (…). Se si osserva un bambino appare evidente che lo

sviluppo della sua mente deriva dai suoi movimenti(…). Mente e movimento sono parti della stessa

entità”

Maria Montessori, 1967

La sindrome autistica è stata per lungo tempo considerata una patologia delle

cosiddette funzioni superiori del cervello ed inizialmente classificata fra le psicosi.

Tuttavia gli sviluppi degli ultimi quindici anni di ricerca hanno evidenziato come il

disturbo dello spettro autistico accanto alle alterazioni caratteristiche in ambito socio-

comunicativo ed emotivo, comporti anche particolari deficit di organizzazione del

movimento. Kanner, già nel lontano 1943, aveva riportato che “quasi tutte le madri

ricordavano il loro stupore di fronte all’incapacità del bambino di assumere una postura

anticipatoria prima di essere preso in braccio”. In particolare è stata evidenziata la ridotta

capacità del sistema motorio dei bambini affetti da autismo a compiere efficaci previsioni

sia sulle perturbazioni che lʹambiente può indurre sul movimento, sia viceversa sugli effetti

che il loro movimento avrà sullʹambiente. Peculiari deficit della motilità spontanea del

neonato sono stati addirittura proposti come possibile indicatore diagnostico precoce di

autismo. Un altro filone di ricerca ha rilevato deficit motori anche per quanto riguarda i

movimenti oculari, con particolare riferimento ai movimenti lenti di inseguimento.

Dal punto di vista neuro‐anatomico si è evidenziato come la sede della disfunzione

motoria principalemente studiata sia il cervelletto, tuttavia non è affatto escluso che

possano esistere anomalie di funzionamento anche a livello corticale.

Studi recenti hanno mostrato che nei bambini affetti da sindrome autistica vi è una

ipofunzionalità del sistema “mirror”. Il sistema “mirror” potrebbe costituire il potenziale

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meccanismo per spiegare sia il deficit motorio che il deficit sociale e comunicativo

associati all’autismo.

L’ipotesi più accettata sulla funzione fondamentale del sistema “mirror” è che esso

sia alla base della comprensione delle azioni fatte dagli altri. L’osservazione di un’azione

eseguita da un altro individuo genera, infatti, un pattern motorio simile a quello che

compare quando un individuo esegue quell’ azione. Il “matching” tra la rappresentazione

motoria di un’azione (azione conosciuta) ed un’azione osservata (azione da riconoscere)

permetterebbe di capire le azioni degli altri individui. Oltre alla comprensione delle azioni

altrui, il meccanismo “mirror” sembra essere implicato anche nella comprensione

dell’intenzione altrui. Infatti, quando si osserva un’azione eseguita da un’altra persona, si

ottengono due informazioni fondamentali: il “che cosa” l’agente sta facendo e il “perché”

lo sta facendo. Se noi, per esempio, osserviamo una persona afferrare una mela ovviamente

capiamo che sta afferrando un oggetto, però, in aggiunta, possiamo capire il perchè di

questa azione, ovvero, possiamo capire l’intenzione dell’agente. L’ipotesi che il sistema

“mirror” sia coinvolto nella comprensione dell’intenzione è stata proposta nel 1998 da

Gallese e Goldman. Solo recentemente, però, questa ipotesi è stata dimostrata da uno

studio fMRI condotto da Iacoboni e collaboratori (2005). In questo esperimento, ai soggetti

venivano presentate azioni di mano inserite in un contesto che permetteva all’osservatore

di comprendere l’intenzione dell’attore ed azioni sempre eseguite con la mano in assenza

di contesto. Il risultato principale dello studio, è stato quello di dimostrare che le azioni

“contestualizzate” portavano all’attivazione del sistema “mirror”, indicando quindi che tale

sistema, in aggiunta alla comprensione dell’azione, permette la comprensione

dell’intenzione dell’azione degli altri. Sebbene questi risultati forniscano l’indicazione del

coinvolgimento del sistema “mirror” nella comprensione dell’intenzione, non spiegano

ancora il meccanismo sottostante tale capacità. Un tentativo in questa direzione è stato

fatto da Fogassi e collaboratori (2005) i quali, hanno dimostrato che neuroni di

afferramento del lobulo parietale inferiore (LPI) della scimmia (area PFG) possono

codificare lo stesso atto motorio (es. afferrare) mostrando una risposta marcatamente

diversa quando tale atto è incluso in azioni eseguite per scopi diversi (es. “prendere per

mangiare” oppure “prendere per piazzare”). Una parte di questi stessi neuroni, definiti

“neuroni mirror parietali”, risponde anche quando la scimmia osserva lo sperimentatore

che afferra un oggetto o un pezzo di cibo, all’interno di un contesto che suggerisce lo

scopo finale dell’azione.

7

Questi dati sono stati interpretati suggerendo che il lobulo parietale inferiore possa

contribuire all’organizzazione dell’azione concatenando insieme i singoli atti motori per

raggiungere uno scopo finale, quindi traducendo intenzioni motorie in azioni.

Il modello di controllo motorio basato sulle catene proposto da Fogassi e

collaboratori, che fornisce un substrato anatomico per interpretare lo scopo delle azioni

effettuate da altri, si presta bene all’interpretazione dei deficit comportamentali e di

movimento presenti nella sindrome autistica.

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_______________________________________________________________AUTISMO

1 AUTISMO

“Si tratta di un’incapacità innata di formare il consueto contatto affettivo con le persone,

biologicamente determinata (…), proprio come altri bambini vengono al mondo con

handicap fisici o intellettivi innati.”

Leo Kanner, 1943

L’Autismo è una sindrome comportamentale causata da un disordine dello sviluppo

biologicamente determinato, con esordio nei primi tre anni di vita.

E’ caratterizzato da deficit nei comportamenti comunicativi e sociali e da un

interesse limitato per l’ambiente circostante al quale, il soggetto autistico reagisce poco e

spesso in maniera stereotipata (Dawson et al., 2002).

L’Autismo, si configura come una disabilità “permanente” che accompagna il

soggetto nel suo ciclo vitale, anche se le caratteristiche del deficit sociale assumono

un’espressività variabile nel tempo.

Essere autistici si traduce, con gradi variabili di gravità, nell’incapacità di entrare in

comunicazione con il mondo degli altri, di stabilire un contatto visuo-attentivo con gli altri,

di imitarne il comportamento e di comprenderne pensieri, emozioni e sensazioni (Gallese,

2006).

1.1. Cenni storici

Autismo dal greco autòs che significa «sé stesso» è il termine per la prima volta

introdotto agli inizi del ventesimo secolo da Bleuler (1916), padre della moderna

Psichiatria, per descrivere l’isolamento sociale osservato in alcuni pazienti schizofrenici.

Le prime pubblicazioni sull’autismo come un disturbo specifico risalgono agli anni

quaranta quando due medici austriaci Leo Kanner e Hans Asperger utilizzarono,

indipendentemente l’uno dall’altro, il termine Autismo.

Nel 1943 Leo Kanner pubblica un articolo nella rivista Nervous Child intitolato

Disturbi autistici del contatto affettivo, dove descrive 11 bambini di età compresa tra i 2 e i

9

10 anni (9 maschi e 2 femmine) che presentano un complesso di sintomi caratteristico e

diverso da quello osservato in altre forme di deficit dello sviluppo mentale. Questo articolo

è stato il primo tentativo di spiegare l'autismo da un punto di vista teorico ed è ancora oggi

un punto di riferimento per le ricerche su questo disturbo. Le caratteristiche essenziali del

disturbo introdotte da Kanner ed attualmente ancora considerate valide sono:

� l’isolamento autistico;

� Il desiderio di ripetitività;

� Isole preservate di capacità cognitive;

egli sosteneva che l'isolamento sociale costituisse la caratteristica principale che

accomunava i bambini da lui osservati: «il disturbo fondamentale più evidente,

patognomonico, è l’incapacità dei bambini di rapportarsi nel modo usuale alla gente e alle

situazioni» […].Un profondo isolamento domina tutto il comportamento». Nell'ambito di

un'incapacità generalizzata di comunicare sono presenti in modo particolare turbe gravi del

linguaggio e delle relazioni sociali. «I suoni e i movimenti del bambino e tutte le sue

prestazioni sono così monotonamente ripetitive quanto lo sono le sue espressioni verbali.

Vi è un limite netto alla varietà delle sue attività spontanee. Il comportamento del bambino

è governato da un desiderio ansiosamente ossessivo di conservare la ripetitività». Kanner

concluse assumendo che questi bambini siano venuti al mondo con un’incapacità innata di

formare il consueto contatto affettivo, fornito biologicamente, con le persone, proprio

come altri bambini vengono al mondo con handicap fisici o intellettivi innati.

Il medico austriaco Hans Asperger, un anno dopo la pubblicazione del primo

articolo di Kanner, descrisse un gruppo di bambini che presentavano un disturbo che definì

"una psicopatia autistica". L'isolamento sociale, le stereotipie e la resistenza ai

cambiamenti di routine ricalcavano in maniera sorprendente le caratteristiche degli 11

bambini descritti da Kanner. Come Kanner, Asperger suggerì che vi fosse un disturbo di

contatto a qualche livello profondo degli affetti e/o degli istinti. Entrambi misero in

evidenza le caratteristiche della comunicazione, le difficoltà nell’adattamento sociale, le

stereotipie dei movimenti e le eccellenti capacità intellettive in aree ristrette. I soggetti di

Asperger si distinguevano per l’essere caratterizzati da una forma di pensiero concreto,

dall’ossessione per alcuni argomenti, dall’eccellente memoria e spesso da modalità

comportamentali e relazionali eccentriche.

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I bambini affetti dalla Sindrome di Asperger possono diventare individui

funzionanti ad alto livello (con QI normale o superiore alla norma), in grado di mantenere

un lavoro, di essere ben inseriti nel contesto sociale e di vivere in maniera indipendente.

Asperger individuò però tre importanti aree nelle quali i suoi soggetti differivano da

quelli di Kanner:

1. linguaggio: i soggetti di Asperger avevano un eloquio scorrevole. Nei soggetti di

Kanner, invece, non si aveva linguaggio o esso non era usato in maniera

"comunicativa";

2. motricità: nella opinione di Kanner, i bambini risultavano "impacciati" solo rispetto

a compiti di motricità complessa; secondo Asperger essi lo erano sia in motricità

complessa che fine.

3. capacità di apprendere: Kanner pensava che i bambini mostrassero prestazioni più

elevate quando apprendevano in maniera meccanica, quasi automatica; Asperger li

descriveva invece come "pensatori astratti".

In conclusione si configurarono due quadri diagnostici differenti: l'Autismo classico di

Kanner e la Sindrome di Asperger. Tuttavia le somiglianze tra le due sono notevoli tanto

che Happè (1994) si chiese se per caso la sindrome di Asperger non sia piuttosto

''un'etichetta per tutte le persone autistiche con QI relativamente elevato''.

Dopo il primo scritto, nel 1955 Kanner spostò l'attenzione sulle caratteristiche

comportamentali dei genitori di questi bambini e in particolare della madre, generalmente

"fredda", distaccata, più attenta al miglioramento della sua carriera e posizione sociale che

alla cura dei figli. Suppose inoltre una maggiore incidenza dell’autismo nelle classi socio-

culturali più elevate.

Nel ventennio successivo alle osservazioni di Kanner, anche grazie all'impostazione

teorica di quest'ultimo, furono le teorie psicodinamiche il principale punto di riferimento

nello studio dell'autismo. Gli autori di impostazione psicodinamica indirizzarono i loro

sforzi per indagare la possibilità che la sindrome autistica fosse dovuta ad una alterazione

del rapporto madre-bambino.

Bettelheim fu senza dubbio uno di quelli che impostò il suo lavoro basandosi

principalmente su questa interpretazione. I deficit della persona con autismo, per

Bettelheim, non erano quindi organici, ma venivano innescati come reazione alla

mancanza di affettività e di attenzione da parte dei genitori. Questi bambini si ritiravano in

una forma di isolamento che li proteggeva dalle influenze esterne. Bettelheim ha molto

11

influito nel promuovere questa teoria coniando il termine di "madri-frigorifero" per

designare la freddezza e il distacco con cui le mamme di bambini autistici si occupavano

dei loro figli.

Nel 1967, anno in cui Bettelheim scrisse "La fortezza vuota", la mancanza di ricerche e

di metodi scientifici per comprendere l'autismo avevano contribuito al diffondersi di

numerosi interpretazioni prive di fondamento scientifico.

Queste teorie sono state ampiamente confutate da successivi studi epidemiologici

(Sanua, 1987), grazie all’avvento di nuove tecniche di studio più raffinate della struttura

anatomo-funzionale cerebrale.

A partire dagli anni '60 le critiche al modello psicodinamico, accusato di colpevolizzare

ingiustamente i genitori, si fanno sempre più forti. I genitori di bambini con autismo infatti

non mostravano tratti patologici o di personalità significativamente diversi da quelli di

bambini non affetti.

Il primo autore a sostenere in modo sistematico che la causa della sindrome

autistica non fossero i genitori, ma che il disturbo avesse una base organica è stato Rimland

(1968). Secondo l’autore, infatti, l’autismo era causato da alterazioni morfologiche e

funzionali a base organica. Ne scaturì l'approccio organicista, che cercava d'individuare

alterazioni organiche alla base della sindrome.

Negli anni settanta M. Rutter (1978) specificò ulteriormente il quadro descritto da

Kanner, individuando, attraverso uno studio comparato di bambini autistici e bambini con

altri tipi di disturbo, alcuni sintomi tipici dell'autismo infantile. Questi comprendono:

un’incapacità a sviluppare rapporti sociali, una particolare forma di ritardo nello sviluppo

del linguaggio con presenza di ecolalia e inversione pronominale e vari fenomeni rituali e

compulsivi. Rutter, inoltre, sottolineò che circa i tre quarti dei bambini con autismo hanno

anche un ritardo mentale.

Nonostante la varietà di elementi raccolti congruenti con quest'ipotesi, non ne é

stato ancora isolato uno in particolare che possa essere considerato come caratteristico di

tutte le forme di autismo, tanto che attualmente si é portati a credere che non esista un

''unico autismo'', ma che in questa categoria siano invece comprese diverse patologie e

manifestazioni sintomatiche provocate da diverse cause organiche.

Nel 1979 Lorna Wing e Judith Gould svolsero uno studio fondamentale mirato a

definire le caratteristiche distintive dell’autismo. Lo scopo principale era quello di

12

identificare quanti tra i bambini esaminati mostrassero una qualsiasi delle caratteristiche

principali dell’autismo:

� Un grave disturbo sociale definito come incapacità di impegnarsi in

un’interazione reciproca a due vie;

� Un grave disturbo della comunicazione definito come deficit della

comunicazione sia verbale che non verbale;

� Un grave deficit nelle attività immaginative sostituite da un comportamento

ripetitivo (definito come l’incapacità di impegnarsi in normali giochi simbolici

con le bambole).

In questo modo valutarono con quale frequenza ciascun sintomo poteva presentarsi

in una popolazione di bambini portatori di handicap, indipendentemente dalle precedenti

diagnosi. Questo campione comprendeva tutti i bambini con ritardo mentale (capaci di

camminare) e tutti i bambini con almeno uno dei tre comportamenti tipici dell’autismo,

indipendentemente dal ritardo. Lo studio suggerisce che il disturbo sociale patologico può

assumere forme diverse in età diverse, e quindi può verificarsi a qualsiasi livello di capacità.

Per indagare le altre due caratteristiche, divisero poi i gruppi di bambini con e senza il deficit

sociale in sottogruppi basati sull’età di comprensione del linguaggio (sopra e sotto i 20

mesi). Solo nei bambini della fascia più alta di capacità si poteva riscontrare

inequivocabilmente un disturbo della comunicazione e del gioco immaginativo. La scoperta

più importante fu che tutti i bambini con disturbo sociale nella fascia critica più alta di

capacità presentavano un disturbo in ciascuna delle tre aree, nessuno dei bambini socievoli

mostrava alcuna delle altre due caratteristiche. Solo i bambini della fascia più alta di capacità

(giunti ad un’età mentale superore ai 20 mesi), mostravano un disturbo nella comunicazione

sia verbale che non verbale, e nel gioco di finzione.

In definitiva è emerso che i disturbi della socializzazione, della comunicazione e

dell'immaginazione hanno la tendenza ad apparire insieme piuttosto che in maniera isolata.

Quindi l’autismo fu identificato come una sindrome caratterizzata da una triade di disturbi e

non più come un’associazione di sintomi distinti scelti arbitrariamente. Inoltre, lo studio

Camberwell approfondì la valutazione del disturbo sociale da un punto di vista qualitativo

distinguendo tre diverse tipologie di persone affette da autismo:

� il riservato (“alone”) abbastanza simile ai pazienti descritti da Kanner;

� il passivo (“passive”) soprattutto nei confronti dell'ambiente circostante;

13

� lo strano socialmente attivo (“active but odd”), ma con comportamenti

incongruenti e inconsueti.

Ciascuno di questi tipi di comportamento può rivelarsi nello stesso bambino in situazioni

differenti e a differenti età.

1.2. Epidemiologia

Il primo studio epidemiologico sull’autismo fu condotto nel 1966 da Victor Lotter

presso la MRC Social Psychiatry Unit di Londra. Un campione di 78.000 bambini

compresi tra gli 8 e i 10 anni, su un’area geograficamente definita, fu esaminato in base ai

criteri di Kanner e Eisenberg circoscritti ai soggetti socialmente isolati e con routine e

ritualità elaborati. L’incidenza rilevata fu di 4.5 su 10.000 con un rapporto tra maschi e

femmine di 2.6/1. Successivamente si capì che la particolare associazione di criteri

comportamentali utilizzata, non includeva tutte le possibili combinazioni di deficit

riscontrabili nello spettro autistico. Sono stati difatti osservati bambini di intelligenza

normale con rituali elaborati ma che non presentano isolamento e viceversa bambini

socialmente isolati con manierismi motori non ascrivibili a routine elaborate.

Nel 2002 Wing e Potter ampliarono l’indagine epidemiologica mediante 39 studi di

popolazione condotti in differenti paesi; questo studio conferma l’ipotesi che l’autismo non

è associato in modo particolare ad una classe sociale o a un’area geografica definita ma ad

una causa biologica a prescindere dalle condizioni sociali e ambientali.

Gli studi più recenti ed affidabili, che utilizzano i criteri standard dei manuali

diagnostici, mostrano un’incidenza di casi di autismo di circa 60 ogni 10.000 soggetti

(Chakrabarti e Forbomme, 2001), con una stima di casi nella forma classica di 8-30 casi su

10.000. La maggioranza degli esperti sostiene che l’aumento di incidenza registrato non

rispecchia un reale incremento dei casi ma alla più accurata metodologia di indagine e

analisi diagnostica.

Non è stato ancora condotto alcun studio epidemiologico su larga scala che includa

tanto gli adulti quanto i bambini, in modo da cogliere anche i casi di intelligenza media e

superiore che possono venire alla luce solo nell’adolescenza o nell’età adulta. In

particolare negli studi di incidenza rivolti solo ai soggetti più giovani possono sfuggire i

casi con Sindrome di Asperger. Alcuni studi effettuati in Svezia hanno stimato che questa

sindrome si presenta in 36-48 casi su 10 000 bambini nelle scuole d’obbligo ovvero lo

14

0.4% (Kadesjo et al., 1999). Se ciò viene confermato, la stima relativa a tutta la gamma di

disturbi autistici, a prescindere dall’età o dalle capacità intellettive, potrebbe essere circa

l’1% della popolazione totale (valore vicino a quello rilevato per la schizofrenia).

Attualmente almeno un bambino su 1.000 mostra alcuni caratteri tipici dell’autismo

anche se non manifesta il pattern comportamentale completo della triade sintomatologica

(Forbomme, 2002).

E’ stato ampiamente accertato che il tasso di incidenza è da 4-5 volte maggiore nel

sesso maschile rispetto al sesso femminile con un rapporto in media di 4 a 1. Nella

sindrome di Asperger questa disparità sembra più evidente con un rapporto di circa 15 a

1.(Lord et al., 1982) La ragione di tale evidente differenza non è stata ancora chiarita,

tuttavia si è osservato che nei bassi livelli di capacità il numero di maschi affetti è minore,

mentre le femmine colpite mostrano un deterioramento cognitivo più grave.(Wing, 1984)

La scarsità di femmine ai livelli alti di capacità potrebbe indicare un’origine

biologica dell’autismo. Sono state avanzate diverse ipotesi; si potrebbe trattare di un

maggiore vulnerabilità del sesso maschile o al contrario la presenza di fattori protettivi nel

sesso femminile. (Probabilmente nelle femmine è necessaria una lesione organica più

grave e un’influenza genetica maggiore.) In realtà uno studio più recente ha confermato

che le differenze di sesso sono maggiormente correlate con i punteggi del QI rispetto alla

gravità clinica dell’autismo. Queste scoperte sono coerenti con i risultati di altri studi che

hanno dimostrato come l’autismo di per sé sia relativamente indipendente dalle capacità

intellettive e dalle abilità apprese (Volkmar et al., 1993).

1.3. Meccanismi eziopatogenetici

Le cause dell’Autismo sono attualmente sconosciute. La natura del disturbo, infatti,

coinvolgendo i complessi rapporti mente-cervello, non rende possibile il riferimento al

modello sequenziale eziopatogenetico, comunemente adottato nelle discipline mediche:

eziologia --> anatomia patologica --> patogenesi --> sintomatologia (Rapin, 2004). Va,

inoltre, considerato che l’autismo, quale sindrome definita in termini esclusivamente

comportamentali, si configura come la via finale comune di situazioni patologiche di

svariata natura e con diversa eziologia (Baird, 2003).

15

L’eziologia, l’anatomia patologica e la patogenesi si pongono per quel che riguarda

l’autismo, come tre aree di ricerca ancora distinte, in quanto i rapporti causali fra di esse

restano attualmente indefiniti.

Gli innumerevoli studi dedicati all’argomento possono essere collocati in tre aree di

ricerca:

1. i modelli interpretativi della clinica (la patogenesi);

2. le basi neurobiologiche (l’anatomia patologica);

3. i fattori causali (l’eziologia).

Modelli interpretativi della clinica

Il tentativo di spiegare le alterazioni osservate nell’ambito della comunicazione e

dell’interazione sociale nei bambini affetti da autismo, ha portato negli anni 80, a diverse

teorie neuro-cognitive fra cui la teoria socio-affettiva, la teoria della mente, la teoria della

coerenza centrale debole e la teoria di un deficit nelle funzioni esecutive sono le più

accreditate.

La Teoria socio-affettiva parte dal presupposto che l'essere umano nasce con una

predisposizione innata ad interagire con l'altro (Hobson, 1993). Si tratta di un bisogno

primario non inferito dalle esperienze, né condizionato o dettato da altri tipi di bisogni. E'

un qualcosa che appartiene al corredo genetico del bambino, come patrimonio della specie,

e che viene definito con diversi termini, quali empatia non inferenziale (Hobson, 1989) o

intersoggettività primaria (Trevarthen et al., 2001). Peraltro, il neonato anche se molto

attento agli stimoli sensoriali sembra mostrare una particolare predilezione per quelli di

natura sociale (Dawson et al., 1998). Secondo la teoria socio-affettiva, pertanto, esisterebbe

nell'autismo un'innata incapacità, biologicamente determinata, di interagire

emozionalmente con l'altro. Tale incapacità, secondo una reazione a cascata, porterebbe

all'incapacità di imparare a riconoscere gli stati mentali degli altri, alla compromissione dei

processi di simbolizzazione, al deficit del linguaggio, al deficit della cognizione sociale.

Il termine Teoria della mente è stato introdotto per la prima volta da Woodruff e

Premack (1979) per indicare la continua attività di attribuzione agli altri degli stati mentali

come credenze, desideri, inganni, scoperte e così via, nonché la capacità di intendere,

spiegare predire il comportamento altrui governato da tali stati intenzionali (Barale e

Uccelli, 2006).

16

Negli anni ’80 Baron-Cohen, Leslie e Frith ipotizzarono che il deficit

dell’interazione sociale nei bambini con autismo fosse dovuto ad una compromissione

dell’intersoggettività cioè della capacità di attribuire ad altri intenzioni, desideri, sentimenti

e credenze, un deficit dunque nella teorie della mente.

Si tratta di un “modulo” cognitivo, che matura progressivamente nel tempo per

realizzarsi intorno ai 4 anni. In particolare, nei primi anni di vita il bambino attraverso lo

sguardo referenziale, l’attenzione condivisa e il gioco di finzione si approprierebbe della

capacità di leggere progressivamente le emozioni, i desideri e le credenze, di organizzarli

in un sistema di conoscenze e di giungere ad effettuare delle rappresentazioni delle

rappresentazioni mentali degli altri (metarappresentazioni).

Secondo questo tipo di approccio, l'autismo sarebbe legato ad un’incapacità del

bambino di accedere ad una Teoria della Mente, rimanendo in una situazione di cecità

mentale (Baron-Cohen, 1995). Il bambino autistico, cioè, sarebbe incapace di comprendere

e riflettere sugli stati mentali propri ed altrui e, conseguentemente, di comprendere e

prevedere il comportamento degli altri. I bambini con autismo molto piccoli infatti, non

hanno normalmente alcuna idea dei mezzi a loro disposizione, diversi dalle urla, per

influenzare le azioni di altre persone a loro favore (Cohen e Volkmar, 1997). Una teoria

della mente menomata fornisce una spiegazione credibile a numerose caratteristiche

autistiche, come le insufficienti pragmatiche sociali, l’impossibilità di leggere le

espressioni facciali o il tono della voce, socializzazione inadeguata e mancanza di

attenzione congiunta, ma meno convincente è l’idea che la teoria della mente possa

spiegare per intero la complessità dell’autismo.

La teoria della Coerenza Centrale Debole propone che i soggetti autistici abbiano

una preferenza per uno stile di elaborazione dell’informazione basato sui dettagli (Happè,

1996).

Secondo Uta Frith (1994) questo stile cognitivo può essere presente anche in

persone non autistiche cioè costituisce un fenotipo cognitivo più globale che conferisce dei

vantaggi nell’elaborazione superiore dei dettagli percettivi.

Nel sistema cognitivo normale vi è la capacità innata di integrare l’informazione

frammentata in rappresentazioni globali coerenti o significative per il contesto: questa

capacità sembra ridotta nei bambini autistici e di conseguenza i loro sistemi di

elaborazione dell’azione sono caratterizzati dal distacco. Normalmente l’operazione di

coerenza centrale permette agli esseri umani di dare priorità alla comprensione del

17

significato: così in una frase si coglie il senso del messaggio, che viene ricordato anche

meglio se può essere inserito in un contesto più ampio.

Questo tipo di funzionamento è stato provato da esperimenti in cui vengono

utilizzati materiali diversi, ma accomunati dal contrasto tra gli stimoli che sono separati fra

loro e gli stimoli che sono saldati insieme: in un tipo si confrontano le parole non connesse

e quelle connesse (in virtù del significato sottostante); in un altro vi sono suoni senza senso

in un ordine non prevedibile e in uno prevedibile (in virtù della sottostante struttura della

sequenza); in un altro ancora sono impiegate forme isolate e nascoste (legate dal disegno

globale). I risultati hanno mostrato un’alta prestazione dei bambini autistici nei compiti che

richiedono l’isolamento degli stimoli e favoriscono il distacco, rispetto alla loro scarsa

prestazione nei compiti che richiedono la connessione di stimoli e favoriscono la coerenza,

al contrario di quanto avviene nei bambini a sviluppo tipico più piccoli e in quelli con

ritardo mentale. Si presuppone quindi che una forza coesiva centrale sia una caratteristica

naturale del sistema cognitivo, ma si presenta significativamente disturbata nell’ autismo.

Tuttavia mancano dati di supporto sulle associazioni con altri contenuti di autismo

quali le abilità sociali e i contenuti evolutivi della teoria sono deboli.

Infine, le Funzioni esecutive sono le funzioni che regolano i processi di

pianificazione, controllo e coordinazione del sistema cognitivo e che governano

l’attivazione e la modulazione di schemi e processi più elementari. L’impiego delle

funzioni esecutive è indispensabile per tutti i tipi di problem solving, non solo per quelli

più complicati ed astratti, come la soluzione di problemi matematici ma hanno un ruolo

importante anche nell'acquisizione delle abilità sociali. La comprensione delle persone

(metacognizione), per esempio è una di queste, perché la sensibilità ad obiettivi, emozioni

o desideri altrui richiede uno sganciamento dell'attenzione dai propri stati mentali. Questi

deficit sono probabilmente correlati ad una compromissione di meccanismi corticali a

carico della corteccia prefrontale. Inoltre la presenza di casi simili all’interno di gruppi

familiari potrebbe evidenziare una comune base genetica (Ozonof et al., 2004).

Il deficit delle funzioni esecutive comporta problemi nell’auto-organizzazione di

qualsiasi comportamento che non sia abituale e quindi potrebbe spiegare la presenza dei

comportamenti stereotipati e degli interessi ristretti (Frith, 2007). Tuttavia questi deficit

esecutivi non sono specifici dell’autismo e non è tutt’ora chiara la correlazione con i

disturbi sociali.

18

Basi neurobiologiche

Sul versante degli aspetti neurobiologici i contributi negli ultimi 20 anni di ricerca

sono stati molteplici.

Le prime osservazioni riguardo ad una base neurobiologica dell’autismo risalgono

ai primi anni 80, quando i casi di autismo furono distinti in idiopatici e secondari (Prior et

al., 1984).

Successivamente, studi di neurofisiologia e neuroimmagine hanno messo in

evidenza delle anomalie strutturali, ma soprattutto deficit a carico dei sistemi funzionali

cerebrali. Tramite questi studi dunque si è passati a considerare l’autismo non più come

deficit di una specifica regione corticale (alterazione strutturale localizzata), bensì come un

disordine neuronale caratterizzato dal coinvolgimento diffuso di diversi sistemi di

connessione corticale (Williams et al., 2006).

L’ipotesi neurobiologica attuale definisce l’autismo come un disordine

neurobiologico dello sviluppo poligenetico localizzato in modo predominante nel sistema

nervoso centrale e associato ad un coinvolgimento multi organo (Nancy et al., 2007).

Strutture anatomiche. Gli studi morfologici del sistema nervoso centrale tramite

tecniche di brain imaging non invasive, ottenute tramite TAC e RMN, hanno rilevato

spesso anomalie in diverse strutture cerebrali, quali il cervelletto (Courchesne et al., 2001;

Kemper e Bauman, 1998), il lobo frontale (Castelli et al., 2001; Schultz et al., 2003), il

sistema limbico, con particolare riferimento all’amigdala e all’ippocampo (Schultz et al.,

2000; Courchesne et al., 2001).

Attualmente sono sempre più numerosi gli studi di neuroimaging funzionale (RM

funzionale, PET, SPECT) effettuati durante lo svolgimento di compiti linguistici o di

problem solving sociale, che hanno permesso di identificare nei soggetti normali le

strutture encefaliche coinvolte nella realizzazione di obiettivi mentali specifici (Castelli et

al., 2001; Schultz et al., 2003; Anderson et al., 2003; Dawson et al., 1998). Diverse

ricerche hanno permesso di rilevare che tali aree cerebrali in individui con autismo

presentano spesso una minore attività.

Tali studi, peraltro, cominciano a fornire elementi a supporto dei vari modelli

formulati, permettendo di individuare le strutture anatomiche che sottendono le funzioni

ipotizzate (Dawson et al., 1998; Adolphs, 1999).

19

Neurotrasmettitori . E’ stato ipotizzato che anomalie quantitative o qualitative a

livello della neurotrasmissione/neuromodulazione nel sistema fronto striatale (in

particolare la serotonina, la dopamina, l’ossitocina e la vasopressina), possano essere

coinvolte nel determinismo del disturbo autistico (Poustka et al., 1997; Volkmar et al.,

2004). Questi dati sono ipotesi e richiedono ulteriori studi.

Fattori causali

E’ l’area di ricerca che cerca di individuare i possibili fattori in grado di avviare la

sequenza eziopatogenetica da cui in ultimo deriva il quadro comportamentale di tipo

autistico.

Periodo pre-peri-neonatale. Qualsiasi condizione che interferisca con lo sviluppo

del cervello può avere teoricamente effetti a lungo termine sulle funzioni sensoriali,

linguistiche, sociali e mentali di un bambino, tali da determinare una sintomatologia

autistica. Allo stato attuale, tuttavia, non è stata dimostrata alcuna significativa

associazione fra una di tali noxae patogene e l’autismo. Peraltro, gli studi che sembrano

indicare una maggiore incidenza di patologie perinatali in popolazioni di soggetti autistici

rispetto a gruppi di controllo rinforzano l’ipotesi secondo cui i soggetti con disordini

geneticamente determinati presentano una ridotta competenza a nascere, che li predispone

ad una sofferenza pre-peri-natale (Gillberg et al., 1992).

Ereditarietà e geni. Studi recenti sono fortemente indicativi di una predisposizione

genetica (Volkmar et al., 2004). Molte indagini familiari confermano un ruolo importante

svolto dall’ereditarietà nel determinismo del disturbo autistico:

� i gemelli monozigoti hanno probabilità maggiori rispetto ai gemelli eterozigoti di

essere entrambi affetti da autismo;

� i genitori di un bambino autistico hanno un rischio di avere un altro bambino

autistico (ricorrenza), che risulta da 50 a 100 volte maggiore rispetto al rischio per

la popolazione generale (prevalenza);

� alcuni membri della famiglia di soggetti con autismo presentano caratteristiche

comportamentali simili, anche se più lievi;

� alcune condizioni patologiche ereditate geneticamente, come la Sindrome da X

Fragile e la Sclerosi Tuberosa, si presentano spesso in comorbidità con l'autismo.

Dal 3 al 25% di pazienti con Sindrome da X Fragile presenta anche autismo. La

20

sindrome da X Fragile è stata trovata invece in sporadici casi nelle persone

autistiche, prevalentemente negli individui di sesso maschile. Per quel che riguarda

la Sclerosi Tuberosa, dal 17 al 60% di coloro che ne sono affetti sono anche

autistici. Al contrario, gli individui con autismo presentano in una percentuale

variabile fra lo 0.4 e il 3% anche Sclerosi Tuberosa; il tasso aumenta fino all’8-14%

se è presente anche epilessia.

I riscontri epidemiologici sopra accennati hanno spinto diversi gruppi di ricerca ad

individuare i geni coinvolti nel determinismo dell’Autismo. L’evidenza più forte che è

emersa da tali ricerche è che non esiste “il gene” dell’Autismo, ma esistono piuttosto una

serie di geni che contribuiscono a conferire una vulnerabilità verso la comparsa del

disturbo (Bayley et al., 1996; Szatmari et al., 1998; Folstein e Rosen-Sheidley, 2001).

I loci genici di maggiore interesse sono stati individuati sul cromosoma 7

(IMGSAC, 1998; CLSA, 1999; IMGSAC, 2001a), sul 2, sul 16 e sul 17 (IMGSAC,

2001b).

Nella prospettiva già suggerita, in rapporto alla quale il quadro clinico dell’autismo

rappresenta la via finale comune di una serie di disordini neurobiologici di fondo (Rapin,

2004; Baird, 2003), è evidente che i geni implicati possono essere molteplici e di diversa

natura. Va, pertanto, rivisto il paradigma rigido di “un-gene-un-disturbo”. Normalmente,

infatti, nel complesso progetto di sviluppo dell’encefalo si coordinano una serie di geni con

funzioni diversificate (attivazione, modulazione, inibizione), dalla cui interazione si

realizza la trama morfo-funzionale preposta all’utilizzazione dei dati esperienziali e alla

loro organizzazione in sistemi di conoscenza e di relazione. Da tale prospettiva discendono

due considerazioni fondamentali. La prima riguarda il fatto che se più geni con effetti

diversi sono comunque inseriti in un unico processo, il deficit di uno qualsiasi di loro può

condurre allo stesso risultato: la vulnerabilità all’autismo. La seconda considerazione

attiene strettamente al concetto di vulnerabilità e riguarda il ruolo fondamentale

dell’ambiente nell’attualizzazione di tale vulnerabilità. Il ruolo dell’ambiente va, infatti,

considerato sia nella sua capacità di incidere “direttamente” sul genotipo, condizionando il

complesso meccanismo di interazione genica, sia “indirettamente”, slatentizzando un

assetto neurobiologico geneticamente inadeguato all’elaborazione e alla metabolizzazione

degli stimoli normalmente afferenti al sistema nervoso centrale.

Immunologia e Vaccini. Sebbene si sia da tempo sviluppato un certo interesse

sulle relazioni tra autismo e malattie autoimmunitarie, al momento attuale non ci sono

21

evidenze che meccanismi immunologici possano causare o contribuire all’emergenza delle

anomalie organiche riscontrate nell’autismo.

Recentemente è stata inoltre posta attenzione sull’ipotesi di una correlazione

temporale stretta tra le vaccinazioni e la comparsa di alcuni comportamenti autistici

(Wakefield et al., 1998). Allo stato attuale però non ci sono dati che indichino che un

qualsiasi vaccino aumenti il rischio di sviluppare autismo o qualsiasi altro disturbo del

comportamento (Parker et al., 2004).

1.4. Deficit motori

I soggetti affetti da autismo, oltre alla classica triade sintomatologica, risultano

affetti da numerosi disturbi motori (Bauman, 1992).

In letteratura sono descritte numerose osservazioni cliniche riguardo a deficit

neurologici. In particolare è presente un ritardo nell’acquisizione delle funzioni motorie

primarie, che si manifesta nella difficoltà a organizzare in modo fluido e coordinato una

serie di movimenti. I bambini con autismo risultano così scoordinati, goffi e maldestri.

Questi segni tendono ad accentuarsi in condizioni di stress.

Altri segni neurologici di minor entità riguardano la coordinazione della motilità

fine: movimenti coreiformi delle estremità, incoordinazione del movimento di opposizione

del pollice.

Inoltre i bambini con autismo mostrano una persistenza dei riflessi “primitivi”

(presenti nel neonato) e alterazioni del tono muscolare. Sono infatti stati descritti come

ipotonici. (Bauman, 1992)

Leary e Hill (1996) sostengono che i disturbi motori, osservati nell’autismo,

possono essere considerati fondamentalmente su tre piani: il primo, include i disturbi della

funzione motoria come anomalie posturali, alterazioni del tono muscolare e comparsa di

movimenti involontari (tics); il secondo, i movimenti diretti ad uno scopo (azioni):

difficoltà nella pianificazione motoria, movimenti spontanei ripetitivi, difficoltà

linguistiche; infine i disturbi comportamentali, pervasivi.

Uno studio svolto da Hughes e collaboratori nel 1996, attraverso un’analisi della

sequenza di atti motori reach-grasp-place (raggiungi, afferra, piazza), ha mostrato che i

22

bambini con autismo presentavano un deficit nella pianificazione dell’azione costituita da

una sequenza di più atti motori.

Studi successivi hanno ulteriormente mostrato come il disturbo autistico comporti

anche deficit di organizzazione del movimento. In particolare è stata evidenziata la ridotta

capacità del loro sistema motorio a compiere efficaci previsioni sia sulle perturbazioni che

l’ambiente può indurre sul movimento, sia viceversa sugli effetti che il loro movimento

avrà sull’ambiente (Schmitz, 2003; Nayate et al., 2005).

Particolari deficit della motilità spontanea del neonato sono stati proposti come

possibile indicatore diagnostico precoce di autismo (Teitelbam et al., 2004).

Un altro settore di ricerca ha evidenziato deficit motori anche per quanto riguarda i

movimenti oculari, con particolare riferimento ai movimenti lenti di inseguimento

(Sweeney et al., 2004). Dal punto di vista neuro-anatomico il cervelletto, i gangli della

base, incluse diverse aree della corteccia sede di circuiti parieto-frontali, sono le sedi in cui

sono state riscontrate alterazioni anatomo-funzionali di rilievo nei soggetti affetti da

autismo.

Recenti studi conferiscono al sistema motorio un ruolo chiave nel mediare la

capacità di eseguire e di comprendere le intenzioni altrui. E’ dunque plausibile ipotizzare

che il danno a carico di tali meccanismi possa essere alla base dei deficit riscontrati

nell’autismo.

1.5. Criteri diagnostici dello Spettro Autistico

Il concetto di autismo ha subito nel corso di mezzo secolo notevoli modifiche, come

il passaggio da un'unica sindrome, che poteva variare lungo un continuum di gravità

crescente ad uno spettro di disturbi indicante manifestazioni cliniche molto diverse e

associate in vario modo.

Nelle classificazioni successive a quella di Kanner sembra intravedersi il tentativo

di svincolarsi dalla sua classificazione e di abbandonare così la concezione che vede

l’autismo inserito nel gruppo delle schizofrenie. Nel 1980 nella terza edizione del manuale

Diagnostico e Statistico dei Disturbi Mentali (DSM-III) il cambiamento di percezione

dell’autismo si concretizza con l’introduzione del capitolo dedicato ai Disturbi

Generalizzati dello Sviluppo e con l’abbandono definitivo del concetto di autismo come

23

psicosi infantile del DSM-II (1968). Nella nuova classificazione internazionale dell’OMS

(Tabella 1), l'autismo è compreso nei disturbi dello sviluppo neurobiologico, con una forte

componente organica (altamente probabile, anche se non ancora individuata con

sicurezza), dedotta dalla presenza di una concordanza genetica superiore al 50%.

L’autismo è attualmente riconosciuto come uno dei Disturbi Pervasivi o

Generalizzati dello Sviluppo (DPS).

Da un punto di vista esclusivamente clinico-descrittivo il nucleo fondamentale del

disturbo autistico (triade) si può presentare nei diversi pazienti con notevoli variazioni nel

grado di espressività clinica. Inoltre accanto al disturbo di base si manifestano, in modo

variabile, una serie di sintomi caratteristici e disturbi associati (Ritardo Mentale, Epilessia).

Per la evidente variabilità clinica e per la frequente associazione con diversi disturbi

neurologici si preferisce parlare di uno spettro di disturbi autistici. All’interno dello spettro

autistico si vengono ad individuare diversi sottogruppi:

� Disturbo Autistico

� Sindrome di Asperger

� Sindrome di Rett

� Disturbo Disintegrativo della Fanciullezza

� Disturbo generalizzato dello Sviluppo non altrimenti specificato (incluso

l’Autismo Atipico)

Concludendo, l’Autismo è un disturbo di cui ancora non si conosce l’eziologia. Di

conseguenza attualmente gli unici criteri diagnostici sono basati su indicatori

comportamentali definiti dal Manuale Diagnostico e Statistico dei disturbi Mentali (DSM-

VI) redatto dall’American Psychiatric Association, e dalla Classificazione Internazionale

delle Malattie (ICD-10) redatta dall’Organizzazione Mondiale della Sanità.

Poiché la diagnosi di Disturbo Autistico è basata su parametri esclusivamente

comportamentali risulta indispensabile oltre che riferirsi a situazioni di osservazione

standardizzate, adottare scale di valutazione opportunamente elaborate per il

“comportamento” autistico. Gli strumenti con significato diagnostico, maggiormente

utilizzati a livello internazionale sono i seguenti:

Childhood Autism Rating Scale (CARS) (Schopler et al., 1988). E’ una scala di

valutazione del comportamento autistico che permette di esplorare, raccogliendo

informazioni in contesti vari e da fonti multiple, 15 aree di sviluppo: relazioni

interpersonali, imitazione, affettività, utilizzo del corpo, gioco ed utilizzo degli oggetti,

24

livello di adattamento, responsività agli stimoli visivi, responsività agli stimoli uditivi,

modalità sensoriali, reazioni d’ansia, comunicazione verbale, comunicazione extra-verbale,

livello di attività, funzionamento cognitivo, impressioni generali dell’esaminatore.A

ciascun’area viene assegnato un punteggio da 1 a 4 (1 = nella norma; 2 = lievemente

anormale; 3 = moderatamente anormale; 4 = gravemente anormale per l’età). Per

determinare il grado di anormalità nelle aree di sviluppo analizzate l’esaminatore deve

considerare la peculiarità, la frequenza, l’intensità e la durata del comportamento

considerato. La somma dei punteggi riportati in ciascun' area può variare da 15 a 60 ed

esprime il livello di gravità dell’autismo. La maggioranza degli studi sembra fissare il cut-

off a 30 per i bambini e a 27 per gli adolescenti (Mesibov et al., 1989). Può essere

utilizzata a partire dai 2 anni di età.

Autism Diagnostic Observation Schedule (ADOS) (Lord et al., 2000). Si tratta di

uno strumento ampiamente diffuso per la diagnosi di autismo, complementare all’intervista

strutturata per genitori (ADI-R). Inizialmente creati come strumenti per la ricerca, sono

stati adattati per l’uso sistematico nella pratica clinica. L’ADOS è basata sull’osservazione

diretta e standardizzata del bambino ed è strutturato in moduli che esplorano il

comportamento sociale in contesti comunicativi naturali. I diversi moduli comprendono

prove selezionate in base all’età e al livello linguistico.

Può essere utilizzato a partire dai 2 anni (anche per bambini non verbali), fino

all’età adulta.

Autism Diagnostic Interview-Revised (ADI-R) (Lord et a.l, 1994). E’ lo strumento

diagnostico per la valutazione del disturbo autistico che generalmente viene accompagnato

all’ADOS. Consiste in un’intervista semistrutturata destinata ai genitori, basata su

domande relative ai comportamenti appartenenti alla triade sintomatologica e al tipo di

gioco condotto dal bambino.

25

Tabella 1. Criteri diagnostici del disturbo autistico (del DSM–IV–TR).

A. Un totale di 6 (o più) voci da (1), (2), e (3), con almeno 2 da (1), e uno ciascuno da (2) e (3):

1) compromissione qualitativa dell'interazione sociale, manifestata con almeno 2 dei seguenti:

a) marcata compromissione nell'uso di svariati comportamenti non verbali, come lo sguardo

diretto, l'espressione mimica, le posture corporee e i gesti, che regolano l'interazione sociale

b) incapacità di sviluppare relazioni coi coetanei adeguate al livello di sviluppo

c) mancanza di ricerca spontanea della condivisione di gioie, interessi o obiettivi con altre persone

(per es., non mostrare, portare, né richiamare l'attenzione su oggetti di proprio interesse)

d) mancanza di reciprocità sociale o emotiva;

2) compromissione qualitativa della comunicazione come manifestato da almeno 1 dei seguenti:

a) ritardo o totale mancanza dello sviluppo del linguaggio parlato (non accompagnato da un

tentativo di compenso attraverso modalità alternative di comunicazione come gesti o mimica)

b) in soggetti con linguaggio adeguato, marcata compromissione della capacità di iniziare o

sostenere una conversazione con altri

c) uso di linguaggio stereotipato e ripetitivo o linguaggio eccentrico

d) mancanza di giochi di simulazione vari e spontanei, o di giochi di imitazione sociale adeguati al

livello di sviluppo;

3) modalità di comportamento, interessi e attività ristretti, ripetitivi e stereotipati, come

manifestato da almeno 1 dei seguenti:

a) dedizione assorbente ad uno o più tipi di interessi ristretti e stereotipati anomali o per intensità o

per focalizzazione

b) sottomissione del tutto rigida ad inutili abitudini o rituali specifici

c) manierismi motori stereotipati e ripetitivi (battere o torcere le mani o il capo, o complessi

movimenti di tutto il corpo)

d) persistente ed eccessivo interesse per parti di oggetti;

B. Ritardi o funzionamento anomalo in almeno una delle seguenti aree, con esordio prima dei 3

anni di età:

(1) interazione sociale,

(2) linguaggio usato nella comunicazione sociale,

(3) gioco simbolico o di immaginazione.

C. L'anomalia non è meglio attribuibile al Disturbo di Rett o al Disturbo Disintegrativo della

Fanciullezza.

26

1.6. Prognosi

L’Autismo si configura come una disabilità “permanente” che accompagna il

soggetto nel suo ciclo vitale, anche se le caratteristiche del deficit sociale assumono

un’espressività variabile nel tempo.

La prognosi a qualunque età è fortemente condizionata dal grado di funzionamento

cognitivo, che a tutt’oggi sembra rappresentare l’indicatore più influente riguardo

all’outcome futuro. I bambini che sviluppano il linguaggio entro i 5 anni sembrano avere

prognosi migliore, ma occorre ricordare che il linguaggio, sia in comprensione che in

produzione, appare anch’ esso fortemente condizionato dal livello di funzionamento

cognitivo.

Studi di follow-up hanno evidenziato che un QI di 70 o più (almeno nei test non

verbali), pur rappresentando un indicatore molto influente per un outcome positivo, non

protegge con certezza da uno scarso adattamento sociale in età adulta (Howlin et al., 2004).

Nel complesso, la particolare pervasività della triade sintomatologica e l’andamento

cronico del quadro patologico determinano abitualmente nell’età adulta condizioni di

disabilità, con gravi limitazioni nelle autonomie e nella vita sociale. Al presente

un’altissima percentuale (dal 60% al 90%) di bambini autistici divengono adulti non

autosufficienti e continuano ad aver bisogno di cure per tutta la vita. In alcuni casi adulti

autistici possono continuare a vivere nella loro casa, avvalendosi di un’assistenza

domiciliare o della supervisione da parte di operatori, che si occupano anche di programmi

incentrati sul rinforzo di abilità. Un numero molto minore di soggetti autistici (15-20%) è

in grado di vivere e lavorare all’interno della comunità, con vari gradi di indipendenza.

Alcune persone affette da autismo possono arrivare a condurre una vita normale o

addirittura eccellere in campo lavorativo. Un esempio è Temple Grandin, una donna

autistica affetta da Sindrome di Asperger ad alto funzionamento, diventata famosa in tutto

il mondo per essere stata descritta da Oliver Sacks in “Un antropologo su Marte”.

Attualmente lavora come professore associato dell’Università Statale del Colorado.

La Grandin è molto nota anche per aver scritto note autobiografiche sul proprio disturbo,

per la sua attività di progettista di attrezzature per il bestiame e per aver realizzato la “hug

machine” cioè la macchina per gli abbracci, capace di trasmetterle “quel senso di calma e

di piacere che aveva sognato fin da bambina”.

27

1.7. Trattamento

La finalità a lungo termine del progetto terapeutico è quella di favorire

l’adattamento del soggetto al suo ambiente, il migliore possibile in rapporto alle specifiche

caratteristiche del suo essere autistico. Ciò, al fine di garantire una soddisfacente qualità di

vita al soggetto e all’intero sistema famiglia.

In questa prospettiva, l’intero arco dell’età evolutiva è il periodo durante il quale

vengono messi in atto una serie di interventi finalizzati a:

� correggere comportamenti disadattivi;

� pilotare la spinta maturativa per facilitare l’emergenza di competenze (sociali,

comunicativo-linguistiche, cognitive) che possano favorire il futuro adattamento

del soggetto all’ambiente in cui vive;

� favorire lo sviluppo di un soddisfacente adattamento emozionale (controllo degli

impulsi, modulazione degli stati emotivi, immagine di sé).

Considerando l’eterogeneità e la complessità dei quadri clinici che vengono a

configurarsi all’interno dei Disturbi Pervasivi dello Sviluppo, risulta evidente che non

esiste un'unica terapia adatta a tutti i soggetti affetti da autismo. Le proposte terapeutiche

efficaci possono essere, infatti diverse non solo tra un soggetto e l’altro ma anche per lo

stesso soggetto in base alla fase di sviluppo psico-fisico. Esistono diversi tipi di intervento

terapeutico e diversi modelli di “presa in carico” che riassumerò brevemente.

Treatment and Education of Autistic and related Communication Handicapped

Children (TEACCH) - University of North Carolina School of Medicine at Chapel Hill.

Il programma TEACCH prevede un insegnamento strutturato basato sull'approfondita

valutazione dei punti di forza e di debolezza di ciascun bambino e su alcuni principi di

carattere generale: l’organizzazione dell'ambiente fisico, la scansione precisa delle attività,

la valorizzazione degli ausili visivi e la partecipazione della famiglia al programma

d'intervento. L'obiettivo è il potenziamento delle autonomie del soggetto e il

miglioramento della sua qualità di vita personale, sociale e lavorativa. I genitori sono

considerati la fonte più attendibile di informazioni sul proprio bambino e vengono

coinvolti nel programma di trattamento, sia per consentire la generalizzazione delle

competenze acquisite sia per garantire una coerenza di approccio in ogni attività di vita del

soggetto (Schopler et al., 1980; Schopler et al., 1983). Il programma TEACCH, pur

28

utilizzando tecniche comportamentali come il rinforzo, non è di tipo strettamente

comportamentale: infatti, piuttosto che forzare il bambino a modificare il comportamento

attraverso la ripetitività e il rinforzo positivo o negativo, si preferisce modificare l'ambiente

in modo che l'apprendimento sia reso più agevole (Marcus et al., 2000). Il coinvolgimento

dei genitori, la strutturazione e la prevedibilità dell'ambiente, l'adeguatezza delle richieste,

nonché la chiarezza, la concretezza e la stabilità dei messaggi sono, in sintesi, i principi

basilari del modello.

The University of California at Los Angeles (UCLA) Young Autism Project.

Ideato da Lovaas (Lovaas et al., 1979; 1981), si basa sul modello dell’Applied

Behavior Analysis (ABA) e prevede sezioni intensive di apprendimento di compiti distinti

tra loro (Discrete Trial Training, DTT). Il presupposto teorico è che ogni comportamento è

scomponibile ed ha una causa (antecedente) ed una conseguenza, entrambe controllabili

attraverso un'attenta analisi del comportamento ed un addestramento. Il metodo promuove

l'utilizzo di rinforzi positivi come punto-chiave per il cambiamento ed il modellamento del

comportamento. Secondo i sostenitori, il compito rinforzato positivamente continuerà,

mentre quello ignorato o punito si fermerà. Il metodo prevede un grande coinvolgimento

della famiglia.

Denver Model at the University of Colorado Health Sciences Center.

Il modello sostenuto da Sally Rogers (Rogers et al., 2000) utilizza strategie che

rientrano nell’”approccio evolutivo”, ovvero interattivo. In particolare, viene enfatizzato il

ruolo del gioco, inteso come modalità di apprendimento che può promuovere:

� processi di assimilazione e generalizzazione di una serie di pattern cognitivi,

comunicativi e linguistici;

� potenziamento delle relazioni sociali attraverso l’adulto, che si fa promotore di

relazioni e facilita quelle tra pari;

� sviluppo di affetti positivi, che vengono stimolati nel bambino per renderlo più

motivato all’interno delle attività psicopedagogiche;

� sostegno della comunicazione, che viene elicitata e potenziata sia a livello verbale

che non verbale;

� sviluppo del pensiero simbolico attraverso attività di gioco;

29

� ricorso a routine ed ambienti strutturati, che forniscano una sorta di regolazione

esterna.

La Thérapie d’Echange et de Développment (TED) dell’Université François

Rabelais, CHU de Tours.

Il metodo di trattamento TED, ideato da Lelord (Lelord et al., 1978) e

progressivamente rielaborato dal gruppo di Tours (Barthélèmy et al., 1995), consiste in un

programma di stimolazione precoce, individualizzato, focalizzato su alcune funzioni, quali

attenzione, percezione, motricità, imitazione, comunicazione, regolazione. E’ basato sui

principi di tranquillità (la seduta avviene in una stanza con pochi arredi, priva di stimoli

visivi per favorire l’attenzione del bambino e la decodifica dei messaggi), disponibilità

dell’operatore e reciprocità (viene stimolata la comunicazione attraverso giochi e attività

che comportino scambio di oggetti, gesti e vocalizzi o parole tra terapisti e bambini).

Prevede, inoltre, un ambiente stabile, prevedibile e rassicurante, con precise

sequenze temporali delle attività.

Infine l’approccio farmacologico è attualmente esclusivamente sintomatico, basato

sull’utilizzo di farmaci capaci di incidere in maniera significativa sul controllo dei disturbi

comportamentali. In particolare i neurolettici tipici (aloperidolo) e atipici (risperidone)

sono efficaci nel controllare l’agitazione, l’aggressività auto ed etero-diretta. Mentre per

quanto riguarda i comportamenti ripetitivi, sono efficaci gli inibitori specifici della

ricaptazione della serotonina come la fluoxetina.

30

_____________________________ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA MOTORIO

2. ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA MOTORIO

2.1 Movimento, atto motorio, azione e intenzione

“Le azioni volontarie sono state inizialmente considerate come una varietà di riflessi, con

un certo grado di autonomia rispetto agli stimoli esterni. In effetti, affinché un’azione

possa essere generata internamente, è necessario ammettere l’esistenza di uno stato

interno nel quale possa essere codificata, conservata e in fine eseguita indipendentemente

dall’ambiente esterno: questa necessità di uno stato interno (una rappresentazione) era

tutt’altro che chiara agli albori della fisiologia”

Marc Jeannerod, 2006

In termini neurofisiologici il movimento può essere inteso come il risultato

dell’attivazione di un limitato distretto muscolare che produce lo spostamento nello spazio

di una o più articolazioni, come avviene mediante la stimolazione elettrica della corteccia

motoria che si traduce in un movimento semplice, come per esempio la flessione del

pollice o della porzione distale delle dita della mano controlaterale al lato stimolato.

Gli atti motori possono includere più movimenti semplici, eseguiti in modo fluido,

sinergico e coinvolgenti anche diverse articolazioni: ma la loro caratteristica distintiva è

che, rispetto ai movimenti semplici, sono contraddistinti da uno specifico scopo motorio.

Per esempio, “afferrare” un oggetto piccolo richiede una flessione del pollice e dell’indice

fino alla completa presa di possesso dell’oggetto stesso. Ma anche “grattarsi”, o “graffiare”

implicano una flessione molto simile degli stessi effettori, pollice e indice: tuttavia, questi

ultimi atti sono diversi e distinti rispetto all’afferrare in quanto non ne condividono lo

stesso scopo motorio.

Nelle condizioni ecologiche in cui vivono molti animali e tutti i primati, incluso

l’uomo, non è sufficiente poter eseguire atti motori finalizzati. È infatti continuamente

necessario programmare intere sequenze di atti motori, coordinandone i singoli scopi

(come “raggiungere”, “prendere”, “portare”, ecc…) in azioni più complesse,

contraddistinte da uno scopo finale sovraordinato.

31

“Sebbene l’azione sia unitaria in termini di scopo finale, dal punto di vista motorio appare

formata da vari segmenti, ciascuno dotato del suo specifico scopo. Questi segmenti

d’azione sono gli atti motori. Raggiungere, afferrare con la mano, tenere, portare alla

bocca, afferrare con la bocca sono i diversi atti motori che insieme formano l’azione il cui

scopo finale è ingerire il cibo”(Rizzolatti et al., 1988; Rizzolatti et al., 2001).

Il conseguimento dello scopo motorio di ciascuno dei singoli atti che compongono

la sequenza è indispensabile per poter eseguire il successivo, e per consentire in ultima

analisi la realizzazione dello scopo finale dell’azione che, in questo senso, ne identifica la

causa funzionale o, in altri termini, “il perché” debba essere messa in atto. Una recente

prospettiva neurofisiologica (Fogassi et al., 2005; Iacoboni et al., 2005) riconosce in

quest’ultima accezione del termine “scopo” quello “stato interno o rappresentazione”

(Jeannerod, 2006), che è alla base dei processi di selezione e organizzazione dell’azione

stessa: l’intenzione motoria.

2.2. Organizzazione e controllo corticale del movimento volontario

Secondo lo schema di Jackson (1873), l’organizzazione del sistema motorio

sarebbe articolata in modo gerarchico, con una complessità funzionale progressivamente

crescente dal midollo spinale alla corteccia cerebrale. In base a questo modello, la

corteccia assumerebbe un ruolo cruciale sia nella pianificazione che nel controllo esecutivo

dei movimenti. Quasi quarant’anni più tardi, Alfred Campbell (1905) suggerì una possibile

base anatomica dell’organizzazione funzionale del sistema motorio proposta da Jackson. In

base alle sue mappe citoarchitettoniche la corteccia motoria precentrale medierebbe

funzioni motorie di tipo prettamente esecutivo, mentre il livello delle funzioni motorie di

ordine superiore sarebbe rappresentato dalla cosiddetta “corteccia precentrale intermedia”:

Brodmann nel 1909, studiando l’organizzazione citoarchitettonica della corteccia del

cercopiteco, fondamentalmente condivise l’impostazione di Campbell ed enfatizzò l’idea

che la corteccia precentrale (o area 4) e il settore rostrale immediatamente adiacente ad

essa (area 6), costituissero un gruppo di aree funzionalmente affini, presumibilmente

motorie.

Nei decenni successivi del XX secolo proliferarono gli studi citoarchitettonici e di

microstimolazione che fornirono molte versioni diverse delle mappe corticali

originariamente proposte da Brodmann, condividendo comunque il principio in base al

32

quale funzioni psicologiche distinte devono occupare aree distinte della corteccia

cerebrale.

Tra questi spiccano Woolsey e Penfield che, negli anni Cinquanta, proposero una

suddivisione sostanzialmente bipartita della corteccia motoria di scimmia (Woolsey, 1952)

e uomo (Penfield, 1951) comprendente un’area motoria primaria o M1, anterioremente al

solco centrale, e un’area motoria supplementare o SMA, sulla superficie mesiale

dell’emisfero. Entrambe le aree presentavano un’organizzazione somatotopica completa

dei movimenti corporei schematizzata sotto forma di due “omuncoli”, più dettagliata in

M1, meno precisa in SMA (Figura1).

Figura 1. Rappresentazione schematica dell’Homunculus motorio di Wilder Penfield (A: Corteccia

somatosensoriale. B: Corteccia motoria).

Questo schema risultava perfettamente coerente con l’idea che sensazione,

percezione e azione, in quanto funzioni psicologiche distinte e gerarchicamente ordinate,

dovessero occupare aree corticali diverse e segregate nelle quali il flusso di informazioni

procederebbe in maniera per lo più seriale, da un “cervello che sa” ad un “cervello che fa”.

33

Gli “omuncoli” motori di Woolsey e Penfield sembravano incarnare perfettamente

il versante esecutivo di questo modello.

Il “cervello che sa” veniva invece identificato con le regioni associative parietali

posteriori. Nella nomenclatura di Brodmann la corteccia parietale posteriore della scimmia

comprende due aree distinte e separate da un solco filogeneticamente molto antico: il solco

intraparietale. Medialmente ad esso si trova l’area 5, identificabile con il lobulo parietale

superiore (LPS), lateralmente l’area 7, che coincide con il lobulo parietale inferiore (LPI),

(Brodmann, 1909). La corteccia parietale posteriore, in generale, era ritenuta un’ampia

regione corticale sede d’integrazione di diverse modalità sensoriali allo scopo di fornire le

basi neurali per processi percettivi complessi come quelli relativi a spazio e schema

corporeo, considerati indipendenti dalle funzioni motorie.

Questa concezione dicotomica di percezione e azione era già stata dichiarata

insoddisfacente da tempo da alcuni autori quali Sperry, secondo il quale “la percezione è

fondamentalmente una implicita preparazione a rispondere” (Sperry, 1952). Ma è soltanto

a partire dalla metà degli anni ‘70, con i primi pionieristici studi di Hyvarinen (1981) e

Mountcastle (1975), che inizia a delinearsi un ruolo cruciale della corteccia parietale

posteriore nelle funzioni di controllo motorio.

Secondo una visione più moderna, un mosaico di aree parietali (Pandya e Seltzer,

1982; Gregoriou et al., 2006), ciascuna ricevente specifiche afferenze sensoriali, sarebbe

deputato ad operare trasformazioni sensori-motorie appropriate per l’azione (Rizzolatti et

al., 1997), ma anche a fornire le basi sensori-motorie per funzioni cognitive di ordine

superiore quali la percezione dello spazio (Andersen et al., 1997; Rizzolatti et al., 1997;

Sakata et al., 1997; Colby, 1998), la comprensione dell’azione (Gallese et al., 2002;

Rizzolatti e Matelli, 2003), e persino la previsione delle intenzioni motorie degli altri

(Fogassi et al., 2005; Fogassi e Luppino, 2005).

2.3. Parcellazione anatomica delle cortecce premotoria e parietale posteriore

Le rappresentazioni bipartite delle cortecce precentrale e parietale posteriore

proposte da Brodmann sono state recentemente sostituite da parcellazioni più complesse e

articolate che associano a ciascuna area non solo caratteristiche anatomiche e odologiche

peculiari, bensì anche ruoli funzionali che vanno ben oltre il semplice controllo motorio del

comportamento (Rizzolatti et al., 2001; Rizzolatti e Luppino, 2001; Ferrari et al., 2004;

34

Fogassi e Luppino, 2005), tradizionalmente riconosciuto come la funzione precipua ed

esclusiva della corteccia agranulare frontale.

La corteccia premotoria

Il lobo frontale dei primati è costituito anatomicamente da due settori fondamentali.

Il primo, più rostrale, granulare, coincide con la corteccia prefrontale ed assolve a funzioni

di codifica della “rilevanza comportamentale degli stimoli” (Sakagami e Watanabe, 2007),

di “utilizzo prospettico di informazioni memorizzate per il controllo del comportamento”

(Passingham e Sakai, 2004) e di pianificazione motoria (Tanji e Hoshi, 2001). Il secondo,

più caudale, risulta caratterizzato da una pressoché totale mancanza del IV strato e

identifica dunque quella corteccia agranulare frontale che Brodmann aveva suddiviso nelle

aree 4 e 6, dotate di evidenti funzioni motorie.

Studi anatomici condotti a partire dalla metà degli anni ’80 fino ad oggi (Matelli et

al., 1985; Barbas e Pandya, 1987; Matelli et al., 1991; Petrides e Pandya, 1994) hanno

rivelato che le cortecce motoria e premotoria, identificabili rispettivamente con le aree 4 e

6 di Brodmann, sono citoarchitettonicamente disomogenee e suddivisibili in un mosaico di

almeno 7 aree distinte, denominate da F1 a F7, tra le quali F1 corrisponde all’area motrice

primaria (area 1), mentre le aree da F2 a F7 identificano le porzioni ventrale (F4 ed F5),

dorsale (F2 ed F7) e mesiale (F3 ed F6) della corteccia premotoria, o area 6 di Brodmann.

Rizzolatti e Luppino (2001) propongono un ulteriore criterio di classificazione delle

aree citoarchitettoniche della corteccia premotoria basato sulle differenti connessioni

anatomiche, in particolare estrinseche, delle aree posteriori (F1-F5) rispetto a quelle

anteriori (F6 ed F7). Queste ultime, infatti, non presentano connessioni consistenti né col

midollo spinale né con l’area motrice primaria (He et al., 1993; Galea e Darian-Smith,

1994; He et al., 1995) in quanto le loro proiezioni discendenti terminano a livello di varie

regioni troncoencefaliche (Keizer e Kuypers, 1989; Porter e Lemon, 1993) e le loro

connessioni intrinseche terminano prevalentemente a livello delle altre aree premotorie

(Luppino et al., 1993). Ma il dato più interessante è rappresentato dalle cospicue

connessioni di queste aree con la corteccia prefrontale (Luppino et al., 1993) che

potrebbero fornire, in particolar modo all’area F6, informazioni motivazionali,

mnemoniche e relative alle contingenze contestuali di elevata complessità (Tanji, 2001;

Hoshi e Tanji, 2004), configurando le aree anteriori della corteccia premotoria come un

35

sistema “prefronto-dipendente” deputato a controllare “quando” e “in quali circostanze”

l’attività delle aree premotorie posteriori debba tradursi nell’esecuzione effettiva di

un’azione (Rizzolatti e Luppino, 2001).

Figura 2 Visione mesiale e laterale del cervello della scimmia che rivela la parcellizzazione

anatomo-funzionale della corteccia motoria e della corteccia parietale posteriore. Le aree della

corteccia parietale posteriore sono indicate con la lettera P seguita da una (o più) lettere, secondo

la convenzione di von Economo, modificata da Pandya, Seltzer, 1982. A destra sono riportate le

aree nascoste all’interno del solco intraparietale (IP): AIP area intraparietale anteriore, LIP area

intraparietale laterale, MIP area intraparietale mediale, PEIp area PE intraparietale, VIP area

intraparietale ventrale. Altre abbreviazioni: Cg solco del cingolo, DLPFd corteccia prefrontale

dorsolaterale dorsale, DLPFv corteccia prefrontale dorsolaterale ventrale, SI corteccia

somatosensoriale primaria, POs solco parieto-occipitale.

Le aree premotorie posteriori, al contrario, sono state considerate dagli stessi autori

(Luppino e Rizzolatti, 2000; Rizzolatti e Luppino, 2001) un sistema articolato, parieto-

dipendente, che riceve ricche connessioni topograficamente organizzate dal lobo parietale,

in particolare dalla corteccia parietale posteriore. Queste connessioni, che veicolano

36

informazioni sensoriali cruciali nelle trasformazioni sensori-motorie per l’esecuzione e il

controllo del movimento (Gallese et al., 1994; Matelli e Luppino, 2000; Fogassi et al.,

2001) sono state ritenute anche alla base di processi di costruzione di una rappresentazione

motoria dello spazio (Fogassi et al., 1992; 1996; Rizzolatti et al., 1997; Matelli e Luppino,

2001) e nel riconoscimento e comprensione dell’azione altrui (Gallese et al., 1996; Fadiga

et al., 2000; Rizzolatti et al., 2001; Rizzolatti e Craighero, 2004).

La corteccia parietale posteriore

Il lobo parietale nei primati occupa un vasto territorio corticale posteriormente al

solco centrale: la sua porzione più anteriore, immediatamente adiacente al solco,

corrisponde alla corteccia somatica primaria (aree 3a, 3b, 1 e 2 di Brodman), mentre la

corteccia parietale posteriore è localizzata caudalmente.

Anche la corteccia parietale posteriore, come le regioni premotorie frontali, è stata

oggetto di numerosi studi anatomici che hanno contribuito ad articolarne una descrizione

ben più complessa di quella bipartita originariamente proposta da Brodmann (Vogt e Vogt,

1919; Von Bonin e Bailey, 1947).

Una più recente parcellazione basata su criteri citoarchitettonici e odologici è stata

proposta da Pandya e Seltzer (1982). I risultati di questo studio indicano che il LPS,

procedendo in senso rostro-caudale a partire dall’area 2 di Brodmann, è composto da due

settori principali: le aree PE e Pec. Nello stesso lavoro, gli autori suddividono il LPI in

senso rostro-caudale in tre aree, PF, PG e Opt, alle quali aggiungono una regione di

transizione tra le aree PF e PG che, non essendo chiaramente identificata come area

architettonica a sé stante, indicano con la sigla PFG. (vedi figura 2)

In una recente parcellazione citoarchitettonica di Gregoriou e coll. (2006) la

suddivisione in tre aree distinte del LPI proposta da Pandya e Seltzer viene confermata ed

estesa, conferendo una identità autonoma anche all’area PFG. Le regioni corticali del solco

intraparietale che giacciono nel banco dorsale (PEip, MIP), da un lato, e in quello laterale

incluso il fondo del solco (AIP, LIP e VIP), dall’altro, appartengono rispettivamente al

LPS e al LPI (Rizzolatti e Matelli, 2003).

37

2.4. La rappresentazione motoria degli oggetti nel circuito AIP-F5

La corteccia premotoria ventrale di scimmia, e in particolare l’area F5, contiene

neuroni che codificano specifici atti motori piuttosto che singoli movimenti (Rizzolatti et

al., 1987; Gentilucci et al., 1989). Una prima classe di queste cellule comprende neuroni

coinvolti nella codifica di azioni prossimali, come “raggiungere col braccio” o “portare

verso il corpo o verso la bocca”. Una seconda classe include invece i neuroni che

codificano azioni distali: “afferrare con la mano”, “afferrare con mano e bocca”, “tenere” e

“strappare”. Una caratteristica peculiare dei neuroni che codificano azioni distali, in

particolare l’afferramento, è che la maggior parte di essi presenta una spiccata selettività

per il modo in cui l’atto deve essere eseguito, specificando il tipo di prensione da utilizzare

(“presa di precisione con opposizione di pollice e indice”, “presa palmare a mano piena”,

“prensione con tutte le dita”). Infine, la metà dei neuroni motori di F5 rispondono anche

alla stimolazione somatosensoriale e circa un quinto di essi mostrano interessanti risposte

visive (Rizzolatti et al., 1988). Questi risultati sono stati interpretati suggerendo che F5

contenga un repertorio neuronale di atti motori che costituirebbe una sorta di “vocabolario

di atti”, le cui caratteristiche sarebbero coerentemente riprodotte dalle risposte

somatosensoriali e visive dei singoli neuroni.

Già nel corso dei primi studi sulle proprietà dei neuroni di F5 condotti alla fine

degli anni ’80, infatti, era stato notato che la scarica di quelle cellule che presentavano

risposte visive alla semplice presentazione di oggetti era particolarmente complessa da

evocare. In generale, era necessario ricorrere a stimoli salienti per la scimmia e, almeno nel

caso dei neuroni che codificavano atti distali, risultava spesso cruciale la dimensione dello

stimolo presentato: in particolare, esisteva chiaramente una relazione tra le dimensioni

dell’oggetto capace di evocare la risposta del neurone e la selettività motoria del neurone

stesso per il tipo di prensione. Studi più recenti (Murata et al., 1997; Raos et al.,2005)

hanno verificato queste ipotesi mediante paradigmi sperimentalmente più controllati,

confermando che i neuroni visuo-motori di F5 che presentano una selettività motoria per il

tipo di prensione, esprimono la stessa selettività anche quando la scimmia semplicemente

osserva l’oggetto, senza eseguire alcun movimento diretto ad esso (neuroni “canonici”).

Risultati analoghi erano stati già riportati studiando, con lo stesso paradigma

sperimentale, l’area AIP, nella quale si trovano neuroni che scaricano durante movimenti

della mano (Sakata et al., 1995; Murata et al., 2000). La congruenza nella selettività visuo-

38

motoria riscontrata nei neuroni di F5 è infatti marcatamente presente anche in AIP. In

quest’ultima area si trovano persino neuroni che non rispondono quando la scimmia esegue

l’atto di afferramento “al buio”, ossia in assenza di controllo visivo (neuroni a dominanza

visiva). Quest’ultima classe di cellule è assente in F5. Nel complesso, i dati

elettrofisiologici e anatomici convergono nell’indicare che il circuito parietofrontale che

connette le aree AIP ed F5 riveste un’importanza cruciale nelle trasformazioni visuo-

motorie che consentono di afferrare correttamente gli oggetti, trasformando la

rappresentazione visiva di tipo pittorico delle caratteristiche tridimensionali dell’oggetto

nel programma motorio adeguato al suo afferramento o manipolazione (Jeannerod et al.,

1995).

Quest’ultimo aspetto dell’interpretazione dei dati elettrofisiologici è stato inoltre

confermato da studi in cui una sostanza GABA-agonista ad azione reversibile veniva

iniettato in corteccia, inattivando transitoriamente l’attività neuronale di quei settori di F5

(Fogassi et al., 2001) ed AIP (Gallese et al., 1994) in cui i neuroni con risposte visive e

visuomotorie erano stati registrati. Applicando lo stesso paradigma utilizzato per lo studio

dell’attività neuronale, è stato possibile dimostrare che sia l’inattivazione di F5 che quella

di AIP provocano profonde alterazioni nel processo di conformazione della mano alle

caratteristiche strutturali degli oggetti da afferrare. La scimmia fallisce drasticamente la

presa di precisione con la mano controlaterale al sito d’iniezione e riesce a concludere

l’afferramento soltanto mediante ripetute correzioni basate sul feed-back somatosensoriale.

Inoltre, l’inattivazione di ampie regioni di F5 ha consentito di evidenziare anche

una compromissione delle fasi di conformazione della mano ipsilaterale, per il resto

risparmiata da effetti puramente esecutivi. Questi risultati suggeriscono, da un lato, che il

ruolo funzionale del circuito parietofrontale AIP-F5 è effettivamente cruciale nelle

trasformazioni sensorimotorie per l’afferramento, dall’altro, che il risultato di queste

trasformazioni sensorimotorie assume, almeno in F5, una valenza non esclusivamente

motoria (Gallese et al., 1997; Fogassi et al., 2001).

L’interpretazione più plausibile di questo gruppo di studi assegna al sistema

motorio un ruolo non prettamente esecutivo, e riconosce ad F5 la capacità di rappresentare

in un formato “motorio” l’informazione strutturale intrinseca all’immagine sensoriale degli

oggetti. In altri termini, mentre nelle aree inferotemporali è codificata e permane la

rappresentazione puramente visiva dell’oggetto, nei circuiti parieto-premotori questa

“immagine” viene tradotta nelle diverse possibilità d’azione e d’interazione con

39

quell’oggetto, che Gibson definisce affordances. “Nascondigli con forme diverse

suggeriscono (afford) possibilità diverse di abitarli. E solidi con forme diverse

suggeriscono diverse possibilità per interagire con essi e manipolarli. L’uomo, il più

grande manipolatore, esprime queste ultime possibilità al massimo livello” (Gibson,

1979).

2.5. Lo scopo dell’atto motorio

Neuroni motori

Fin dai primi studi sui neuroni motori dell’area F5 della scimmia si è posto il

problema di identificare quale fosse il significato funzionale della risposta di cellule che

scaricavano in relazione ad un particolare atto motorio, come “afferrare”, specificando

anche il modo in cui tale atto doveva essere realizzato (per esempio una “presa di

precisione” o una “presa palmare”), ma prescindendo molto spesso dal tipo di effettore

utilizzato per compierlo (Rizzolatti et al., 1987; Rizzolatti et al., 1988; Gentilucci et

al.,1989). La codifica di questi neuroni sembrava legata ad una proprietà astratta dell’atto

motorio che lo caratterizzava in quanto tale, sia che fosse eseguito con la mano destra, la

sinistra, oppure con la bocca. E tale proprietà è stata identificata nello scopo dell’atto

motorio stesso.

Studi più recenti (Umiltà et al., 2008), hanno valutato sperimentalmente la

consistenza di questa ipotesi registrando neuroni motori dell’area F5 mentre la scimmia

afferrava pezzetti di cibo con la mano, oppure utilizzando due diversi tipi di strumento: una

pinza normale, il cui uso richiedeva gli stessi movimenti di flessione delle dita utilizzati

per afferrare con la mano, ed una pinza invertita, il cui uso richiedeva un pattern temporale

di movimenti delle dita opposto rispetto a quello necessario per afferrare con la mano o la

pinza normale. I risultati di questo studio indicano che la maggior parte dei neuroni di F5

che codificano azioni di afferramento con la mano rispondono ugualmente bene anche

quando la scimmia afferra il cibo utilizzando i due diversi tipi di strumento anche se, nel

caso della pinza invertita, i movimenti sono caratterizzati da un pattern opposto a quello

necessario per afferrare con la mano o la pinza normale. Questi risultati corroborano

dunque l’ipotesi suggerita da Rizzolatti e collaboratori (1987), indicando che i neuroni di

40

F5 codificano una rappresentazione astratta dell’atto che può essere identificabile con il

suo scopo o significato motorio (Rizzolatti e Fadiga, 1998).

Neuroni motori con proprietà apparentemente analoghe a quelle dei neuroni studiati

nei primi lavori sull’area F5 erano già stati descritti a metà degli anni ’70 nelle porzioni

rostrali della convessità del LPI da Hyvarinen e Poranen (1974) e Leinonen e Nyman

(1979), sebbene il ruolo degli aspetti più astratti della codifica dello scopo motorio di

questi neuroni non sia emerso che recentemente (Fogassi et al., 1998; Gallese et al., 2002;

Ferrari et al., 2003).

Neuroni “mirror”

La presenza di neuroni “canonici” nell’area F5 testimonia la possibilità di evocare

la rappresentazione motoria di un atto non solo quando è necessario eseguirlo attivamente,

ma anche quando la scimmia osserva un oggetto la cui descrizione motoria, in termini di

“modalità di interazione con esso”, è contenuta nel suo “vocabolario motorio”. Ma

l’ambiente ecologico è popolato non solo dagli oggetti inanimati del mondo fisico, bensì

anche dagli oggetti animati del mondo sociale “che possono essere spinti e spostati da

forze esterne (…), ma che possono anche muoversi attivamente sotto l’influenza di forze

interne. E gli animali sono senz’altro gli oggetti di percezione più complessi che

l’ambiente possa presentare ad un osservatore” (Gibson, 1979). Alcuni neuroni visuo-

motori di F5 sono caratterizzati dall’interessante proprietà di codificare un atto motorio,

dotato del suo specifico scopo immediato (come per esempio “afferrare”), sia quando la

scimmia esegue attivamente il movimento diretto ad un oggetto, sia quando semplicemente

osserva un’altra scimmia o un attore umano compiere lo stesso atto (di Pellegrino et al.,

1992; Gallese et al., 1996). Analogamente ai neuroni “canonici”, la cui attivazione

rappresenta un meccanismo di identificazione e preattivazione delle potenzialità

pragmatiche di un oggetto osservato, anche in questo caso (Figura 3), l’informazione visiva

è in grado di attivare una rappresentazione nel repertorio motorio dell’osservatore, che

“rispecchia” però il movimento osservato: questa peculiare proprietà suggerì di

denominare questi neuroni “mirror” (Gallese et al., 1996; Rizzolatti et al., 1996).

Sembra quindi plausibile ritenere che l’informazione convogliata dalla risposta di

un neurone “mirror”, sia durante l’esecuzione sia durante l’osservazione di un certo atto

effettuato da altri, corrisponda alla rievocazione di una “rappresentazione interna

41

dell’azione” in chiave motoria (Jeannerod, 1994; Rizzolatti et al., 1996) o, in altri termini,

di una “idea” di movimento (Fadiga et al., 2000).

Diversi lavori negli ultimi anni hanno contribuito a confermare sperimentalmente

che l’informazione codificata dai neuroni “mirror” identifica lo scopo motorio dell’atto

osservato. A differenza dell’immagine sensoriale dell’atto in sè, il suo scopo motorio può

essere inferito anche quando le fasi finali del movimento, che implicano l’interazione della

mano con l’oggetto, avvengono dietro uno schermo opaco e sono quindi invisibili. Circa la

metà dei neuroni “mirror” di F5, infatti, rispondono con intensità simile quando la scimmia

osserva un atto di afferramento anche se la fase terminale del movimento avviene dietro

uno schermo. Il dato più interessante di questo studio è che lo stesso neurone non risponde

ad uno stimolo percettivamente identico (l’atto di afferramento parzialmente nascosto) se

la scimmia sa che non c’è alcun oggetto dietro lo schermo e l’azione viene dunque

semplicemente mimata (Umiltà et al., 2001).

Figura 3. Attivazione di un“neurone specchio afferrare”. La scimmia registrata in A osserva

un’altra scimmia seduta di fronte a lei afferrare del cibo; in B osserva lo sperimentatore afferrare

del cibo, in C compie il medesimo atto. Ogni pannello illustra 5 tentativi di 1,5 s. L’attività

spontanea da parte della scimmia registrata è praticamente assente (Rizzolatti et al. 1996).

42

Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che il livello di astrazione della

rappresentazione motoria dell’azione che può essere raggiunto dai neuroni “mirror” di F5 è

tale che alcuni di essi, codificanti azioni come “rompere” o “strappare”, che producono

come conseguenza sensoriale un suono caratteristico e riconoscibile, si attivano in modo

simile a prescindere dal fatto che l’atto (come per esempio “rompere” una nocciolina), sia

eseguito, osservato o “ascoltato” (Kohler et al., 2002; Keysers et al., 2003).

Un recente studio (Ferrari et al., 2005) ha dimostrato inoltre che lo scopo dell’atto

motorio è apparentemente l’unico elemento effettivamente necessario, e in alcuni casi

persino sufficiente, per evocare la risposta visiva di un neurone “mirror”. Nelle porzioni

più laterali dell’area F5 sono stati infatti registrati neuroni “mirror” che rispondono quando

la scimmia esegue azioni di afferramento con la mano e la bocca, ma anche quando

l’animale osserva uno sperimentatore “prendere” un pezzetto di cibo con uno strumento

artificiale, come una bacchetta appuntita o una pinza. La peculiarità di queste cellule è che

in alcuni casi la risposta visiva è persino selettiva per l’azione eseguita con lo strumento

anziché con la mano. La congruenza delle risposte visiva e motoria di questi neuroni

risiede dunque nel condividere lo stesso “scopo motorio”, ossia “prendere possesso” del

bersaglio dell’azione.

Cellule che rispondono durante l’osservazione di atti motori come quelli in grado di

evocare la risposta visiva dei neuroni “mirror” di F5 sono state descritte anche a livello

delle porzioni rostrali della corteccia del STS, ma in questa regione i neuroni non si

attivano durante l’esecuzione del movimento da parte dell’animale (Perrett et al., 1989).

Inoltre, studi odologici hanno dimostrato la pressoché totale assenza di connessioni tra STS

ed F5 (Matelli et al., 1986), mentre quest’ultima risulta connessa con la porzione rostrale

del LPI (area PFG), che è a sua volta bersaglio di proiezioni dal STS (Rizzolatti et al.,

1998; Rozzi et al., 2006). Studi elettrofisiologici di registrazione da singole cellule della

porzione rostrale del LPI, verosimilmente coincidente con l’area PFG, hanno documentato

la presenza, anche in questa regione, di neuroni con proprietà “mirror” (neuroni “mirror”

parietali) del tutto analoghe a quelle mostrate dai neuroni di F5 (Gallese et al., 2002;

Ferrari et al., 2003; Tanaka et al.,2004), suggerendo che il circuito parieto-premotorio che

connette la convessità rostrale del LPI con l’area F5 potrebbe rappresentare un sistema

corticale per la rappresentazione e la comprensione automatica dello scopo dell’azione.

43

2.6. Organizzare gli atti motori in azioni finalizzate: catene motorie

Gli studi sui primati hanno quindi evidenziato che nella corteccia cerebrale esistono

diverse rappresentazioni astratte del movimento, identificabili nella scarica dei neuroni

parietali e premotori che codificano atti motori in termini di scopo immediato al servizio

dell’esecuzione, della percezione e di alcune forme automatiche di comprensione

dell’azione (Rizzolatti et al., 2001). Ma quali sono i meccanismi corticali che consentono

di organizzare e articolare nel tempo in modo coerente i singoli atti motori per dare origine

a più complesse azioni finalizzate?

Fogassi e collaboratori (2005) hanno documentato, nei settori rostrali del LPI

identificabili con l’area PFG, la presenza di neuroni motori che codificano l’atto di

afferramento mostrando un’attivazione marcatamente diversa quando questo stesso atto era

incluso in azioni dirette a fini diversi. I neuroni registrati venivano studiati formalmente

con un paradigma comprendente due condizioni principali. Nella prima condizione, la

scimmia doveva raggiungere e afferrare un pezzetto di cibo e portarlo alla bocca; nella

seconda, doveva raggiungere e afferrare un oggetto e piazzarlo in un contenitore. Va notato

che l’atto di afferramento studiato in questo esperimento era lo stesso in entrambe le

condizioni, ma era seguito da due atti diversi: portare il cibo alla bocca, nella prima,

piazzare l’oggetto lateralmente, nella seconda. I risultati confermano che i neuroni di PFG

registrati durante l’esperimento codificano tutti l’atto motorio di afferramento, in alcuni

casi con la stessa intensità di scarica indipendentemente dalla condizione sperimentale.

Ma il dato più interessante consiste nella dimostrazione che la maggior parte dei

neuroni registrati presentavano un’intensità di scarica differente durante l’afferramento in

relazione al successivo atto motorio: “portare alla bocca” oppure “piazzare” l’oggetto

afferrato. Una serie di esperimenti di controllo ha consentito di dimostrare che la forza, la

cinematica del movimento di raggiungimento e della configurazione della mano, il tipo di

stimolo afferrato o la localizzazione del contenitore in cui piazzare non sono in grado di

spiegare le differenze di scarica riscontrate. Gli autori hanno suggerito pertanto che i

neuroni del LPI che codificano singoli atti motori siano inclusi in catene neuronali

precostituite, ciascuna dedicata alla codifica di una specifica azione: in ogni azione, la

codifica di ciascun atto motorio sarebbe facilitata da quella dell’atto precedente e

faciliterebbe quella del successivo. Presupponendo che la scimmia decida ciò che intende

fare prima di iniziare l’atto di afferramento, l’intenzione dell’azione si rifletterebbe

44

nell’intensità di scarica con cui viene codificato l’atto di afferramento stesso. Questo

fenomeno di riflessione dell’intenzione motoria su un sistema di neuroni organizzati in

catene avrebbe profonde conseguenze su una fondamentale capacità cognitiva, ossia quella

di comprendere le intenzioni degli altri.

2.7. Dall’organizzazione dell’azione alla comprensione delle intenzioni

Una parte dei neuroni dell’afferramento del LPI presentano proprietà “mirror”

(Gallese et al., 2002; Ferrari et al., 2003). Nel corso dello stesso studio di Fogassi (4) e

collaboratori (2005) la risposta dei “neuroni mirror parietali” è stata valutata nelle stesse

due condizioni del compito motorio. In questo caso però, la scimmia si limitava ad

osservare uno sperimentatore che raggiungeva e afferrava un pezzetto di cibo e lo portava

alla bocca (Condizione 1) oppure raggiungeva e afferrava un oggetto e lo piazzava in un

contenitore collocato di fianco all’oggetto (Condizione 2). I risultati indicano che la

risposta visiva della maggior parte dei neuroni “mirror” è diversa se l’atto di afferramento

osservato è seguito dagli atti di “portare alla bocca” oppure “piazzare” l’oggetto afferrato.

Il ruolo generalmente attribuito e riconosciuto ai neuroni “mirror” consiste nel

permettere all’individuo che osserva di capire lo scopo motorio di un atto osservato in

quanto quest’ultimo attiva lo stesso insieme di neuroni che sono attivi durante l’esecuzione

dello stesso atto finalizzato da parte del soggetto. Gli autori suggeriscono che quando l’atto

codificato è incluso in una catena che conduce alla realizzazione motoria dello scopo finale

dell’azione, questa proprietà neuronale consente alla scimmia di predire lo scopo

dell’azione osservata, riconoscendo dunque l’intenzione dell’individuo che agisce (Fogassi

et al., 2005; Rizzolatti et al., 2005). “In relazione a quale catena motoria è attivata,

l’osservatore avrà una rappresentazione di ciò che, più probabilmente, l’agente sta per

fare”. Ciò che si rivela più complicato risulta essere la specificazione di come la selezione

di una particolare catena potrebbe avvenire: quello che l’osservatore vede è in ultima

analisi semplicemente una mano che afferra un pezzo di cibo o un oggetto. In questo senso

esistono almeno due fattori che, pur non essendo stati studiati esplicitamente, gli autori

indicano come probabilmente cruciali nel determinare la selezione della catena. Il primo

risulta essere il contesto in cui viene eseguita l’azione (la presenza o l’assenza del

contenitore in cui piazzare l’oggetto, per esempio), il secondo il tipo di oggetto bersaglio

45

dell’azione (il cibo suggerirebbe più immediatamente l’esecuzione di un’azione di

“prendere-per-mangiare”), ma è evidente che i due elementi potrebbero verosimilmente

interagire e la selezione più o meno netta di una catena tra quelle possibili costituisce un

risultato probabilistico come, d’altronde, probabilistico è il risultato dell’inferenza che ne

deriverebbe: la comprensione dell’intenzionalità motoria dell’altro.

2.8. Il sistema dei neuroni “mirror” nell’uomo

Prove dell’esistenza del meccanismo specchio nell’uomo sono state ottenute sia

mediante tecniche non invasive di neurofisiologia sia grazie ad esperimenti di “brain

imaging”. Si sapeva da tempo che se una persona compie dei movimenti, ad esempio

chiude ed apre la mano, i ritmi cerebrali registrati mediante elettroencefalografia (EEG)

dalle regioni centrali della corteccia cerebrale aumentano di frequenza, cioè, nel linguaggio

elettroencefalografico, si desincronizzano. Una desincronizzazione dei ritmi cerebrali

indica che la corteccia cerebrale aumenta la sua attività. Studi sia di EEG che di

magentoencefalografia (MEG), una tecnica simile all’EEG ma basata sulla registrazione di

campi magnetici generati dall’attività elettrice cerebrale, hanno dimostrato che la semplice

osservazione di un’azione che, quando eseguita desincronizza la corteccia, determina una

sua desincronizzazione. Un’azione osservata “raggiunge” quindi nell’uomo, come nella

scimmia, le aree motorie e le attiva.

Altre prove dell’esistenza del sistema specchio nell’uomo, provengono da studi in

si registravano le risposte dei muscoli controllati da una determinata zona di corteccia

durante la sua stimolazione magnetica attraverso lo scalpo (“Stimolazione Magnetica

Transcranica” o TMS). La logica alla base degli esperimenti era la seguente: se

l’osservazione di un determinato atto motorio (es. afferrare) determina un aumento

dell’eccitabilità della corteccia motoria, la risposta registrata dai muscoli usati dal soggetto

per eseguire quello stesso atto motorio dovrebbe aumentare rispetto ad una condizione di

riposo. I risultati degli esperimenti di TMS hanno confermato quest’ipotesi: l’osservazione

di un atto motorio eseguito da un altro individuo determina un aumento selettivo

dell’attività dei muscoli coinvolti nell’esecuzione dell’atto motorio osservato.

Se gli esperimenti neurofisiologici hanno dimostrato l’esistenza del meccanismo

specchio nell’uomo, essi, tuttavia, per la loro natura, non erano in grado di dare

46

informazioni sulla sua localizzazione. Questo è stato ottenuto usando le tecniche di brain

imaging (Tomografia ad Emissione di Positroni o PET, e la Risonanza Magnetica

Funzionale o fMRI). Mediante queste tecniche, si è dimostrato che il sistema-specchio

nell’uomo è costituito da due componenti principali:

� il lobulo parietale inferiore e l’area premotoria ventrale compresa l’area di Broca,

parte posteriore del giro frontale inferiore. (Rizzolatti e Sinigaglia, 2006).

� l’insula e corpo cingolato anteriore.

Per comprendere le implicazioni funzionali del sistema “mirror” sono stati effettuati

numerosi studi.

COMPRENSIONE DELL ’AZIONE ALTRUI . Studi di neuroimmagine hanno cercato di

stabilire, in questi ultimi anni, se e quali erano i movimenti maggiormente rappresentati nel

“sistema mirror” dell’uomo. Dai risultati è emerso che nel settore frontale del sistema-

specchio sono rappresentati i movimenti di piede, mano e bocca con un’ordinata

distribuzione (organizzazione somatotopica). Diversa appare, invece, la logica

dell’organizzazione del “sistema mirror” nel lobo parietale. In un recente esperimento di

risonanza magnetica funzionale, a soggetti volontari sono state presentate azioni quali

prendere, tirare a sé, spingere, fare cadere, eseguite con diversi effettori quali la mano, la

bocca e il piede. I risultati dell’esperimento hanno evidenziato che, diversamente dal lobo

frontale, dove l’organizzazione si basa sull’effettore usato, nel lobo parietale le varie azioni

sono codificate secondo il loro significato: azioni con valenza positiva (prendere, tirare a

sé) sono localizzate più in basso e davanti, mentre quelle con valenza negativa più indietro

e in alto. Tale organizzazione del lobulo parietale può essere messa in relazione con il

ruolo che questa regione ha nella comprensione generale dell’azione osservata, più che nel

riconoscimento specifico dell’effettore che la esegue. Per il lobo parietale, ciò che importa

non è tanto se il piede, la mano o la bocca eseguono l’azione, quanto piuttosto se quella

azione ha valenza positiva o negativa (Fabbri-Destro e Rizzolatti 2008).

Di conseguenza quando osserviamo azioni eseguite da altri con la bocca, la mano, o

il piede, attiviamo regioni del nostro sistema motorio fronto-parietale corrispondenti a

quelle che entrano in gioco quando noi stessi eseguiamo azioni simili a quelle che stiamo

osservando. Non ci limitiamo a vedere con la parte visiva del nostro cervello, ma

utilizzando anche il nostro sistema motorio (Gallese, Keysers e Rizzolatti 2004; Rizzolatti

e Craighero 2004).

47

COMPRENSIONE DELL ’ INTENZIONE ALTRUI . L’ipotesi che il sistema dei neuroni

“mirror” sia coinvolto nella comprensione dell’intenzione è stata proposta da Gallese e

Goldman nel 1998. Solo recentemente tale ipotesi è stata dimostrata da uno studio di fMRI

condotto da Iacoboni e collaboratori. In questo esperimento a soggetti volontari sono stati

presentati tre serie di video. Nella prima serie, definita “contesto”, ai soggetti venivano

mostrati alcuni oggetti (una teiera, una tazza, un piatto con dei biscotti) sistemati o come se

una persona dovesse iniziare la colazione o l’avesse terminata. Nella seconda serie, definita

“azione”, i soggetti vedevano la mano di una persona che afferrava una tazza senza alcun

contesto; nella terza e ultima serie, definita “intenzione”, i soggetti vedevano la stessa

mano che afferrava la tazza nei contesti prima e dopo la colazione. I contesti suggerivano

ai soggetti quale potesse essere l’intenzione dell’agente che aveva afferrato la tazza: bere o

sparecchiare la tavola.

Particolarmente interessante è stato il paragone tra le condizioni “intenzione” ed

“azione” che ha mostrato che quando i soggetti comprendevano l’intenzione dell’azione

osservata, vi era un marcato aumento dell’attività di una parte del sistema dei neuroni

specchio ed in particolare dell’omologo dell’area di Broca di destra. È interessante notare

che l’osservazione dei video in cui la tazza era afferrata per bere determinava una

attivazione maggiore rispetto alla condizione in cui la tazza veniva afferrata per

sparecchiare la tavola. Questi risultati sono in accordo con quelli ottenuti nella scimmia

che mostrano la presenza di molti più neuroni che codificano l’afferrare per mangiare

rispetto a quelli che codificano l’afferrare per mettere nel contenitore.

Un secondo esperimento di fMRI basato sulla tecnica di inibizione di stimoli

ripetuti, ha mostrato come l’emisfero di destra sia sensibile al risultato di un’azione come

quella di aprire e chiudere una scatola indipendentemente dal modo in cui questo viene

eseguito. Questi dati forniscono un ulteriore prova a favore del fatto che il sistema dei

neuroni specchio dell’emisfero destro si attivi in modo specifico quando l’osservatore

comprende l’intenzione dell’agente (Hamilton et al., 2008).

Allo scopo di approfondire maggiormente il contributo dei neuroni specchio nella

comprensione di azioni intenzionali, recentemente è stato condotto un esperimento di fMRI

con l’obbiettivo di indagare quali siano le aree cerebrali coinvolte quando si osserva

un’azione intenzionale rispetto ad una non intenzionale. Ai soggetti sono stati presentati

dei video di azioni fatte con differenti effettori, ognuno in doppia versione: uno nel quale

l’attore raggiungeva lo scopo dell’azione (azione-intenzionale), l’altro in cui l’attore

48

eseguiva un’azione simile ma senza raggiungere lo scopo (azione non-intenzionale). I

risultati hanno mostrato che entrambi i tipi di azione attivavano il sistema dei neuroni

specchio con la differenza che le azioni non-intenzionali attivavano anche le aree

attenzionali. I risultati indicano che quando un individuo osserva un’azione inaspettata

(azione non-intenzionale), la corteccia motoria invece che simulare l’azione, segnala la

stranezza dell’evento che si traduce in una maggiore attivazione delle aree dell’attenzione

(Buccino et al., 2007).

In conclusione, i dati della scimmia e quelli dell’uomo, mostrano che l’intenzione

che sottende l’azione eseguita da altri, viene compresa (in caso di azioni semplici) dal

sistema motorio grazie al sistema dei neuroni specchio. Ciò ovviamente non implica che

questo sia l’unico meccanismo che ci permette di capire le azioni degli altri: esistono

meccanismi che permettono di capire l’intenzione altrui sulla base di ragionamenti logico-

deduttivi. Quello che però il sistema dei neuroni specchio dà è una conoscenza diversa, per

così dire esperenziale, basata sull’attività di circuiti che codificano la stessa azione di

quella osservata.

IMITAZIONE . Il “sistema mirror”, fornendo una copia motoria dell’azione osservata,

appare essere il candidato neurale ideale non solo della comprensione dell’azione altrui ma

anche della capacità di imitare gli altri. Chiare evidenze in favore di questa ipotesi,

provengono da numerosi studi che mostrano come questo sistema sia coinvolto nella

ripetizione di azioni fatte da altri ma anche nell’apprendimento per imitazione. Mentre la

ripetizione immediata di un’azione osservata è sostenuta quasi esclusivamente dal sistema-

specchio, l’apprendimento per imitazione richiede l’intervento del lobo prefrontale, in

particolare dell’area 46, il cui ruolo sarebbe quello di combinare atti motori elementari in

schemi motori più complessi. (Fabbri-Destro e Rizzolatti, 2008).

CAPACITÀ DI RICONOSCERE LE EMOZIONI ALTRUI /EMPATIA La componente

insulare del sistema “mirror” potrebbe fornire la base anatomica della capacità di

riconoscere le emozioni altrui (empatia). Diversi studi di brain imaging infatti dimostrano

che la regione anteriore dell’insula si attiva alla vista di espressioni facciali di disgusto

degli altri (Phillips et al, 1997; Sprengelmeyer et al, 1998; Schienle et al, 2002).

La base funzionale di tale capacità, come per la comprensione delle azioni, implica

che siano presenti due meccanismi differenti: il primo consiste in un’elaborazione

cognitiva degli aspetti sensoriali del comportamento emotivo; il secondo, in un

riconoscimento diretto delle emozioni da parte delle strutture coinvolte nella produzione

49

delle emozioni (centri viscero-motori). Il riconoscimento diretto determina nell’osservatore

l’esperienza dell’emozione osservata. In altre parole l’osservazione di volti altrui che

esprimono un’emozione determinerebbe un’attivazione dei neuroni specchio della

corteccia premotoria. Questi invierebbero alle aree somatosensoriali e all’insula una copia

del loro pattern di attivazione (copia efferente), simile a quello che inviano quando è

l’osservatore a vivere quell’emozione. La risultante attivazione delle aree sensoriali,

analoga a quella che si avrebbe quando l’osservatore esprime spontaneamente

quell’emozione (“come se”), sarebbe alla base della comprensione delle reazioni emotive

degli altri.

2.9. Il meccanismo “mirror” e l’autismo

In seguito alla scoperta di “meccanismi mirror” nel macaco e successivamente

nell’uomo, alcuni ricercatori si sono chiesti se alcuni aspetti della sindrome autistica non

fossero dovuti ad una ipofunzione di questi neuroni.

Sebbene tale possibile legame tra l’autismo e sistema dei neuroni “mirror” sia stato

proposto alcuni anni fa da Williams e collaboratori (2001) e da Altschuller e collaboratori

(1997), solo di recente, esperimenti di neurofisiologia e di neuroimmagine hanno portato

prove a favore di tale ipotesi. Oberman e collaboratori (2005) hanno effettuato un’analisi

EEG delle onde cerebrali mu in bambini con sviluppo tipico e in bambini affetti da

autismo. Poiché il ritmo mu (8-13 Hz) registrato sulla corteccia senso motoria riflette

l’attività dei neuroni “mirror”, un modo per misurare l’integrità di questo sistema è quello

di misurare la risposta mu durante l’esecuzione e l’osservazione di azioni. E’stato stabilito

che il mu si sopprime quando gli individui eseguono e osservano un’azione. Lo studio ha

dimostrato che in esecuzione, la registrazione dell’attività elettrica non mostrava alcuna

differenza sostanziale tra i due gruppi, nella fase di osservazione dei movimenti altrui, le

onde mu erano soppresse soltanto nei bambini con sviluppo ma non in quelli autistici.

La disfunzionalità dei neuroni “mirror” negli individui autistici ha trovato

successivamente ulteriori conferme grazie ad analisi eseguite con altri metodi in diverse

parti del mondo: alla Helsinki University of Technology con la magnetoencefalografia,

MEG (Nishitani et al., 2004), tecnica di misurazione delle correnti elettromagnetiche

prodotte dalle correnti elettriche cerebrali; all’Università di Montreal con la Stimolazione

50

magnetica transuranica TMS (Theoret et al., 2005), una tecnica che produce movimenti

muscolari inducendo correnti elettriche nella corteccia motoria; all’Università della

California a Los Angeles con la Risonanza magnetica funzionale fMRI (Iacoboni et al.,

2005).

In sintesi, l’ipotesi avanzata da questi autori è che alla base dell’incapacità dei

bambini con autismo di entrare in relazione con gli altri (di capire gli altri) ci sia un mal

funzionamento del “sistema mirror”, in quanto necessario per la codifica dell’azione altrui.

(Dapretto et al. 2006).

51

_________________________________________________OBIETTIVI DEGLI STUDI

3. OBIETTIVI DEGLI STUDI

Da studi condotti sulla scimmia, come precedentemente discusso, è noto che il

sistema dei neuroni “mirror” è organizzato in catene motorie che permettono all’individuo

di trasformare le sue intenzioni generali in precise intenzioni motorie.

L’obiettivo del primo studio condotto è quello di dimostrare che l’organizzazione

del sistema motorio in catene sia alterata nei bambini con disturbo dello spettro autistico,

ipotizzando che il deficit primario di questi ultimi, risieda non nell’incapacità di

comprendere gli altri, bensì nell’incapacità di organizzare il proprio comportamento

intenzionale. Questa loro incapacità sarebbe dunque, di conseguenza, la base

dell’incapacità nel comprendere gli altri.

Se si accetta questa ipotesi, ci si dovrebbe aspettare che i bambini con sindrome

autistica abbiano, oltre ad un deficit nel comprendere le intenzioni altrui, anche un deficit

nel reclutamento di appropriate catene motorie intenzionali, quando sono chiamati a

compiere un’azine finalizzata.

A tale fine abbiamo testato un gruppo di bambini con disturbo dello spettro

autistico (DSA) confrontandolo con un gruppo di bambini con sviluppo tipico (ST)

utilizzando un paradigma sperimentale simile a quello utilizzato sulla scimmia da Fogassi e

collaboratori. Abbiamo condotto due esperimenti in cui abbiamo registrato l’attività

elettromiografica (EMG) di entrambi i gruppi di bambini mentre osservavano azioni fatte

da altri (primo esperimento) e mentre loro stessi eseguivano le stesse azioni (secondo

esperimento).

Postulando che i bambini con DSA presentano un deficit nell’assemblare i singoli

atti motori in un’unica azione caratterizzata da uno scopo specifico e che ciò comporti un

deficit nella comprensione dell’intenzione altri, questo necessariamente solleva la

seguente questione: quali aspetti dell’azione osservata non vengono compresi? L’atto

motorio “what” (es. afferrare) o il perché l’atto motorio viene eseguito, ovvero il “why”

dell’azione? (es. per mangiare o per piazzare).

Per capire quali aspetti della comprensione dell’intenzione altrui, siano

compromessi, quando i bambini con autismo osservano un’azione eseguita da un agente,

52

abbiamo condotto un ulteriore studio comportamentale allo scopo di differenziare la

comprensione del “what” dell’atto motorio da quella del “why” dell’azione.

Definiamo atto motorio una serie di movimenti che permettono all’individuo di

raggiungere un “goal” motorio (es. afferrare un oggetto). Per azione, una serie di atti

motori (es. reaching, grasping, bringing to) che permettono il raggiungimento di

un’intenzione.

53

__________________________________________________________ I° STUDIO

4. I° STUDIO

4.1. MATERIALI E METODI

(Primo esperimento: Attivazione muscolare durante l’osservazione di azioni)

4.1.1. Partecipanti

A questo esperimento ha preso parte un gruppo costituito da 7 bambini (6 maschi e

1 femmina) con autismo ad alto funzionamento (HF), di età compresa dai 5.1 ai 9 anni (età

media 6.2) reclutati presso il centro di Neuropsichiatria Infantile di Empoli.

Il gruppo di controllo era invece composto da 8 bambini con sviluppo tipico (ST) di

età compresa dai 5.1 ai 9.1 (età media 6.5) reclutati presso le scuole elementari locali.

I bambini autistici sono stati diagnosticati mediante le scale ADOS (Autism

Diagnostic Observation Schedule) (Lord et al., 2000) e ADI-R (Autistic Diagnostic

Interview-Revised) (Lordr et al., 1994). Tutti rientravano in una diagnosi di Autismo ad

alto funzionamento (HF).

Gli autistici HF sono quei bambini che, pur rientrando nella diagnosi di autismo,

presentano un quoziente intellettivo nella norma (QI>70) e uno sviluppo del livello

linguistico, almeno sul piano formale, adeguato all’età.

I due gruppi presentavano un livello intellettivo, valutato attraverso le scale di

intelligenza WISC-R (Wechsler Intelligence Scale for Children Revised) (Rubini e

Padovani, 1986) e WPPSI (Wechsler Preschool and Prymary Scale of Intelligence) (Orsini

e Picone, 1996) equiparabili (Tabella 2). La media del QI dei bambini con ST era di 104.6

(± 6.6), quella dei bambini HF era di 98 (± 12.4). I soggetti erano tutti destrimani. La

lateralizzazione è stata valutata ponendo alcuni oggetti di fronte ai bambini e facendogli

afferrare.

Tutte le procedure sono state approvate dal Comitato etico locale e i genitori dei

partecipanti hanno dato il loro consenso scritto.

54

4.1.2 Materiali e procedure

L’ esperimento comparava il comportamento dei due gruppi di bambini in una

situazione nella quale osservavano lo sperimentatore afferrare una caramella per mangiarla

o afferrare una pallina di carta per metterla in un contenitore. Il contenitore era posto sulla

spalla dello sperimentatore, in modo che la traiettoria delle due azioni fosse

cinematicamente simile. Di fronte allo sperimentatore erano presenti 2 touch sensitive

device che segnalavano il rilascio della mano dal tavolo e il contatto con l’oggetto da

afferrare (Figura 3).

Soggetto Sesso Età QI ADOS (n modulo) ADI-R (interazione sociale)

GB M 6.8 85 10 (modulo2) 10

AM M 6.11 104 10 (modulo 3) 15

GN F 5.9 80 12 (modulo 2) 23

DM M 6.1 106 8 (modulo 2) 14

MM M 7.11 110 17 (modulo 3) 16

AP M 5.1 91 10 (modulo 2) 6

LC M 9.1 110 7 (modulo 4) 13

Tabella 2. Descrizione clinica del campione sperimentale. Cut-off del punteggiof ADOS: modulo 2

da 8 a 12: nello spettro da 12 in su: autismo. Modulo 3 and 4 da 7 a 10:nello spettro, da 10 in su,

autismo. Cut-off del punteggio ADI-R = 10.

Durante le prove abbiamo registrato l’attività elettromiografica (EMG) del muscolo

miloioideo (MH) del bambino che osservava e dello sperimentatore che eseguiva l’azione,

utilizzando degli elettrodi di superficie (PG 10 S). Il miloioideo fa parte dei muscoli

abbassatori della mandibola ossia quelli che spingono la mandibola verso il basso. E’ di

forma quadrilatera, si tende tra la mandibola e l’osso ioide formando il pavimento della

bocca. Più precisamente le sue fibre si inseriscono da un lato sulla linea miloioidea della

55

mandibola e dall’altro su di una cucitura fibrosa tesa tra la mandibola e l’osso ioide. Le

fibre più laterali del muscolo raggiungono direttamente il corpo dell’osso ioide

Lo sperimentatore è stato lo stesso per tutti i partecipanti. I due compiti (afferrare

una caramella per mangiarla o afferrare una pallina di carta per metterla in un contenitore)

sono stati ripetuti 20 volte in un ordine pseudo-random con un intervallo tra ciascuna prova

di 10 secondi. Tutte le prove sono state video registrate.

Figura 3. Rappresentazione schematica delle 2 azioni eseguite nei 2 esperimenti (osservazione ed

esecuzione). Nella parte superiore è raffigurata l’azione dell’afferrare per portare alla bocca: il

soggetto raggiunge la caramella localizzata sul piattino, l’afferra, la porta alla bocca ed infine la

mangia. Nella parte inferiore, è rappresentata l’azione di afferrare per mettere nel contenitore: il

soggetto raggiunge un pezzo di carta posizionato sul piattino, lo afferra e lo mette in un

contenitore posto sulla sua spalla. Nel primo esperimento ai partecipanti era richiesto di

osservare le due azioni compiute dallo sperimentatore. Nel secondo esperimento era chiesto loro

di compiere le 2 azioni.

Apparato di registrazione ed elaborazione del segnale elettromiografico (EMG)

L’attività elettromiografica del muscolo mioloioideo (MH) è stata usata come

variabile per valutare la risposta dei soggetti alla presentazione delle due azioni (afferrare

una caramella per mangiarla o afferrare una pallina di carta per metterla in un contenitore).

Il muscolo (MH) è stato registrato utilizzando due elettrodi di superficie (PG 10 S; FIAB

56

SpA, Firenze) posti sotto il mento di ciascun soggetto ad una distanza di circa 5 cm uno

dall’altro, simmetricamente alla linea mediana.

L’attività elettromiografia è stata continuamente registrata. Il segnale EMG è stato

amplificato 1000x, campionato a 1 kHZ mediante un convertitore analogico digitale (CED

1401, Cambridge, UK), acquisito su di un computer con il software “Signal”, per l’analisi

offline. Il segnale è stato successivamente filtrato (band-pass 30-500 Hz) e rettificato. E’

stata fatta una media dei valori di EMG rettificato per ogni individuo, separatamente per le

due azioni, allineando tutte le registrazioni sul momento del sollevamento dell’oggetto

(pallina di carta o caramella) dal piattino (tempo 0) e utilizzando i dati compresi fra t = -

1800 ms e t = 1800 ms. I singoli valori di ogni punto di campionamento sono stati

suddivisi in bins di 100 ms. A questo punto i dati di ogni individuo, sono stati normalizzati

dividendo il valore di ciascun punto di campionamento da un valore massimo dell’attività

elettromiografica registrata durante il punto di massima apertura della bocca alla fine della

sessione sperimentale.

Sono state scartate le prove in cui i soggetti non prestavano sufficiente attenzione e

le prove dove la registrazione del segnale EMG poteva essere falsata (es. se i bambini

parlavano durante la prova oppure deglutivano) (Tabella 3).

Per ottenere un’analisi quantitativa, l’attività elettromiografica dell’osservatore, è

stata suddivisa in 3 epoche corrispondenti alle 3 fasi di movimento, rispettivamente:

raggiungimento, afferramento, trasporto (verso la bocca o verso il contenitore).

Il raggiungimento (reaching) è stato calcolato dal rilascio dal bottone di partenza

(T1) al contatto con l’oggetto (T2), l’afferramento (grasping), dal contatto con l’oggetto al

suo sollevamento dal piattino (T3) ed infine, il trasporto (bringing), dal sollevamento

dell’oggetto al movimento finale (T4). Il T4, corrispondente al momento in cui la mano

raggiungeva la bocca o il contenitore, è stato ricavato dall’analisi del materiale video.

Media delle prove scartate (%)

Azioni DSA ST

Afferrare per mangiare 11 9

Afferrare per piazzare 11 11

Tabella 3. Percentuale di prove scartate dei due gruppi.

57

4.1.3. Analisi statistica

Per ciascun soggetto, l’attività elettromiografica del MH è stata standardizzata

separatamente all’interno delle 3 epoche per le 2 azioni e analizzata all’interno dei soggetti

con un’analisi di varianza (ANOVA) a tre vie per misure ripetute con 3 fattori.

I tre fattori erano:

1. gruppo: bambini di controllo e autistici (2 livelli)

2. tipo di azione: mangiare e mettere nel contenitore (2 livelli)

3. epoche dell’azione: reaching, grasping, bringing (3 livelli)

L’analisi post-hoc è stata fatta con test-t multipli con correzione di Bonferroni.

Tutte le analisi sono state condotte utilizzando come criterio soglia di significatività

p<0.05.

Per escludere che le differenze di attivazione del MH tra i due gruppi fossero

dovute ad una diversa durata del movimento del braccio dello sperimentatore è stata

effettuata un’ ulteriore ANOVA per misure ripetute tra gruppi (ASD e ST) usando come

fattori 1) Tipo do azione (due livelli: mangiare e mettere nel contenitore) e 2) Epoche

dell’azione (tre livelli: reaching, grasping e bringnging), sulla durata delle epoche.

4.2 RISULTATI

I risultati mostrano che durante l’osservazione dell’azione compiuta dallo

sperimentatore, nei bambini ST si evidenzia un aumento dell’attività del muscolo MH

prima che lo sperimentatore afferri la caramella, e questa attività aumenta

progressivamente nella fase di afferramento e di trasporto verso la bocca. Nessuna attività

è invece presente nella condizione in cui i soggetti osservano lo sperimentatore che afferra

la pallina di carta. Al contrario, nei bambini con DSA non si rileva alcuna attività mentre i

soggetti osservano le due condizioni (Figura 4).

L’ANOVA sull’attivazione EMG del muscolo MH, con 3 fattori: Gruppo (ST vs.

DSA), Tipo di azione (mangiare vs. piazzare) e Epoche dell’azione (raggiungimento vs.

afferramento vs. trasporto), ha mostrato un’iterazione significativa tra i fattori Tipo di

azione e Gruppo, [F (1,13) = 43.442, p < .0001]. L’analisi post-hoc (Bonferroni) ha

evidenziato che tale significatività statistica era dovuta ad una maggiore attivazione del

58

muscolo MH nel gruppo di controllo mentre osservavano lo sperimentatore afferrare per

mangiare comparato all’azione di afferrare per mettere nel contenitore durante le tre

epoche (p < .0001). In aggiunta, è stata trovata un’interazione significativa tra i 3 fattori

(Gruppo, Tipo di azione e Epoche). Tale interazione era dovuta al fatto che l’attivazione

del MH nel gruppo di controllo, quando osservavano lo sperimentatore afferrare per

portare alla bocca, era maggiore durante il movimento di afferramento rispetto alle altre

due fasi.

Ulteriori risultati ottenuti dall’ANOVA hanno rilevato un effetto significativo del

fattore Gruppo [F (1,13) = 9.8532; p = .0078] perchè l’attività EMG in generale, era

maggiore nei bambini ST rispetto ai bambini con DSA (valore medio .024 e .020,

rispettivamente). Inoltre è stato trovato un effetto significativo anche per il fattore Epoche

[F (2,26) = 6.9315; p = .00387] perchè l’attività EMG nell’epoca del grasping (valore

medio .021) era significativamente maggiore se comparata con l’epoca del reaching (valore

medio .023, p = .01) e l’epoca del bringing (valore medio .021, p < .005). Anche il fattore

Tipo di azione si è rivelato significativo [F (1,13) = 44.321; p < .0001] poichè globalmente

è stata registrata una maggiore attivazione EMG durante l’azione di prendere per mangiare

rispetto all’azione prendere per piazzare (valore medio.024 e .020, rispettivamente). Infine

dall’analisi emerge un’interazione statisticamente significativa tra Gruppo ed Epoche [F

(2,26) = 3.9818; p = .0310] e tra Epoche e Tipo di azione [F (2,26) = 7.1872; p = .0073].

Per escludere che le differenze di attivazione del MH tra i due gruppi fossero

dovute ad una diversa durata del movimento del braccio dello sperimentatore è stata

effettuata un’ ulteriore ANOVA (tra i soggetti), sulla fase della durata del movimento, la

quale però non ha rilevato alcuna differenza significativa.

L’ANOVA infatti ha rilevato un effetto significativo sull’Epoca dell’azione [F

(2,28) = 145.59, p < .0001] dovuto al fatto che l’epoca di grasping era considerevolmente

più breve rispetto a quella di reaching a di bringing.

Infine per escludere anche il fatto che la minore attivazione del muscolo nel gruppo

dei bambini con DSA fosse dovuta ad un minore tempo di osservazione della scena

sperimentale, sono state analizzate le registrazioni video di tutte le sessioni sperimentali.

Dall’analisi è emerso che la percentuale di sguardo degli autistici sulla scena era pari

all’80% mentre quella dei soggetti di controllo era del 100%.

59

Figura 4. La parte sinistra della figura mostra l’andamento dell’attività del miloioideo rettificata

e normalizzata nel gruppo di controllo e nel gruppo sperimentale mentre osservano le due azioni.

In rosso è indicata l’attività del MH durante l’afferrare per mangiare, in blue è indicata l’attività

del MH durante l’azione di afferrare per mettere nel contenitore. Le 2 curve rappresentano la

media dei partecipanti, la barra verticale indica l’errore standard. Tutte le curve sono allineate

con il momento del lift dell’oggetto dal piattino.

La parte destra della figura mostra l’analisi quantitativa della media dell’attività del muscolo MH

nelle 2 azioni nei 2 gruppi. Per ogni gruppo è rappresentata la media dell’attività durante le tre

epoche di raggiungimento, afferramento e trasporto verso la bocca o verso il contenitore. La

durata delle epoche è calcolata sui movimenti dello sperimentatore per ogni partecipante. Le

barre verticali indicano un intervallo di frequenza al 95%.

60

4.3. MATERIALI E METODI

(Secondo esperimento: Attivazione muscolare durante l’esecuzione di azioni)

Nel secondo esperimento abbiamo voluto testare se le catene motorie che

sottendono l’intenzione motoria, funzionavano nello stesso modo nei due gruppi.

4.3.1. Partecipanti

Sono stati sottoposti a questo esperimento un gruppo di 8 bambini con sviluppo

tipico (4 maschi e 4 femmine, di età compresa tra 5.2-11.9, età media 6.5 e QI medio

104.7, ± 7.7) e 8 bambini con diagnosi di autismo HF. Sette bambini del gruppo

sperimentale erano gli stessi che avevano partecipato al primo esperimento (Tabella 4).

Anche in questo caso i due gruppi erano equiparati tra di loro per età e QI, valutato

attraverso le scale di intelligenza WISC-R (Wechsler Intelligence Scale for Children-

Revised) (Rubini e Padovani, 1986) e WPPSI (Wechsler Preschool and Prymary Scale of

Intelligence).

Soggetto Sesso Età QI ADOS (n modulo) ADI-R (interazione sociale)

GB M 6.8 85 10 (modulo2) 10

AM M 6.11 104 10 (modulo 3) 15

GN F 5.9 80 12 (modulo 2) 23

DM M 6.1 106 8 (modulo 2) 14

MM M 7.11 110 17 (modulo 3) 16

AP M 5.1 91 10 (modulo 2) 6

LC M 9.1 110 7 (modulo 4) 13

GF M 6.1 93 10 (modulo 3) 13

Tabella 4. Descrizione clinica del campione sperimentale. Cut-off del punteggiof ADOS: modulo 2

da 8 a 12: nello spettro da 12 in su: autismo. Modulo 3 and 4 da 7 a 10:nello spettro, da 10 in su,

autismo. Cut-off del punteggio ADI-R = 10.

61

4.3.2 Materiali e procedure

I partecipanti erano istruiti ad afferrare una caramella per mangiarla o ad afferrare

un pezzo di carta per metterlo in un contenitore. Come nel primo esperimento

precedentemente descritto, erano presenti 2 touch sensitive device che segnalavano il

rilascio della mano dal tavolo e il contatto con l’oggetto da afferrare. I trials iniziavano

quando il soggetto teneva la mano sul tavolo in posizione di partenza.

I partecipanti erano istruiti ad iniziare il movimento quando l’oggetto veniva posto

sul piattino. Il tipo di azione era determinato dal tipo di oggetto che veniva posto dallo

sperimentatore sul piattino, senza alcuna istruzione verbale. Quello che gli si richiedeva era

di farlo nella maniera più naturale possibile.

Anche in questo caso le due azioni erano ripetute per 20 volte in un ordine pseudo-

random, con un intervallo tra ciascuna prova di 20 s. Tutti i partecipanti sono stati

sottoposti ad una sezione di training prima di iniziare l’esperimento.

Il segnale elettromiografico (EMG) è stato analizzato nello stesso modo

dell’esperimento precedente.

4.4. RISULTATI

I risultati mostrano che l’attività elettromiografica del muscolo nei bambini con

sviluppo tipico iniziava ad aumentare diverse centinaia di ms prima dell’afferramento

della caramella. Nel gruppo sperimentale il comportamento del muscolo era fortemente

differente. In questo gruppo non è stata rilevata un’attivazione del muscolo durante le fasi

di raggiungimento e afferramento come nel gruppo di controllo. Il muscolo si attivava

soltanto durante la fase di trasporto verso la bocca, quindi la fase di preparazione

dell’apertura della bocca coincideva con l’effettiva apertura della stessa.

Un’analisi quantitativa è stata eseguita anche in questo caso dividendo il

movimento in tre Epoche: raggiungimento, afferramento e trasporto (alla bocca o al

contenitore). Come nel precedente esperimento, per ciascun bambino l’attività EMG del

muscolo MH è stata rettificata, normalizzata e utilizzata come variabile in un’ANOVA e

tre vie.

62

Dall’analisi è stata evidenziata un’interazione significativa tra i tre fattori (Gruppo,

Tipo di azione e Epoche) [F (2,28) = 4.7525; p < .05]. Un’analisi post-hoc ha mostrato nel

gruppo di controllo un incremento dell’attività del MH nella fase di raggiungimento (p <

.05) e di afferramento (p < .0001) quando il goal era portare alla bocca piuttosto che

mettere nel contenitore. Tale significatività statistica non era presente nel gruppo

sperimentale. L’attività elettromiografica durante il trasporto (verso la bocca o il

contenitore) era invece similmente differente tra le due azioni in entrambi i gruppi (Figura

5).

Ulteriori risultati ottenuti dall’ANOVA hanno rilevato un effetto significativo del

fattore Tipo di azione [F (1,14) = 178.27; p < .0001] perchè mediamente l’attività EMG

era maggiore durante l’azione prendere per mangiare (valore medio = .031) che durante

l’azione prendere per piazzare (valore medio = .018). Un effetto significativo è stato

trovato anche per il fattore Epoche [F (2,28) = 106.15; p < .0001] dovuta ad una mggiore

attivazione EMG durante la fase di bringing (valore medio = .034) rispetto alla fase di

reaching (valore medio = .019, p < .0001) e di grasping (valore medio = .020, p < .0001).

Infine è emersa un’interazione significativa tra i fattori: Gruppo x Epoche [F (2,28) =

5.6447; p = .0087], Gruppo x Tipo di azione [F (1,14) = 21.057; p = .0004], e Azione x

Epoche [F (2,28) = 130.92; p < .0001].

L’ANOVA effettuata sulla durata delle epoche non mostra alcuna differenza tra i

due gruppi (Tabella 5).

Reach Grasp Bring

Mangia Piazza Mangia Piazza Mangia Piazza

DSA .91 (± .14) .85 (± .15) .31 (± .10) .30 (± .13) 1.06 (± .17) .98 (± .14)

ST .90 (± .12) .82 (± .13) .24 (± .08) .17 (± .06) 1.03 (± .15) .98 (± .14)

Table 5. Durata media delle Epoche nei due gruppi (DSA e ST).

63

Come nell’esperimento precedente, è stato eseguito un controllo tramite materiale

video registrato durante l’esperimento. L’analisi dei video ci ha permesso di dire che lo

sguardo dei partecipanti era sempre sulla scena durante l’esecuzione.

Figura 5. La parte sinistra mostra l’andamento dell’attività elettromiografica del MH

normalizzata e rettificata nei bambini di controllo e nei bambini autistici durante l’esecuzione

delle due tipologie di azione. In rosso è evidenziata l’attività durante l’azione di grasp per portare

alla bocca, in blue l’attività durante l’azione di grasp per mettere nel contenitore. Le curve

rappresentano la media di tutti gli individui. Le barre verticali indicano gli errori standard. Le

due curve sono allineate con il rilascio della mano dal piattino(T=0, linea verticale nera) bin =

100 ms. La parte destra mostra la media normalizzata dell’attività elettromiografica del MH nelle

due azioni nei due gruppi. Per ogni gruppo è rappresentata l’attività media delle epoche per i due

task. Le barre verticali indicano un intervallo di confidenza al 95%.

64

4.5. CONCLUSIONI (primo studio)

I risultati ottenuti ci mostrano che i bambini affetti da autismo durante

l’osservazione di un’azione come portare-del-cibo-alla-bocca, non presentano una pre-

attivazione del muscolo mioloiodeo, nella fase che precede l’azione del portare alla bocca

Una spiegazione plausibile a tale fenomeno potrebbe essere quella di un deficit

nello sviluppo del meccanismo dei neuroni “mirror” di questi bambini che codificano gli

atti motori specifici per una determinata azione. Per questo motivo essi non riescono a

sviluppare in maniera adeguata catene preformate di atti motori.

Tutto ciò ci porta a concludere che quello che è compromesso nell’autismo non è

tanto il contributo del meccanismo dei neuroni “mirror” alla comprensione dell’azione, ma

bensì il loro ruolo nella comprensione dell’intenzione che sottende le azioni altrui. Se come

proposto, il sistema dei neuroni “mirror” codifica atti motori che non sono inseriti in una

specifica azione, la loro attivazione, durante l’osservazione dell’azione, non sarà quindi in

grado di predire quale sarà il successivo atto motorio dell’agente che esegue l’azione.

Questo meccanismo deficitario nei bambini con autismo non permetterà loro una “piena”

comprensione dell’intenzione altrui.

Dai nostri dati è inoltre possibile concludere che i bambini con DSA hanno

un’importante deficit nel trasformare la loro intenzione a priori (nel nostro caso-mangiare)

in un’intenzione motoria. Questo non significa che essi non sono in grado di eseguire

un’azione, quale può essere quella di raggiungere una caramella, afferrarla e poi mangiarla,

ma che il legame tra questi atti motori non è fluido, supportando l’ipotesi che i bambini

con autismo non presentano un’organizzazione a catena del loro sistema motorio quando

sono chiamati a svolgere un’azione intenzionale. L’azione “portare-alla-bocca” è un’azione

molto semplice, presente sin dalle prime settimane di vita intrauterina (De Vries et al.,

1984; Takeshita et al.,2006), i bambini con autismo sono in grado di capire che cosa

l’agente sta facendo e loro stessi hanno il desiderio di raggiungere il “goal richiesto”

(mangiare). Probabilmente, sia per capirlo che per eseguirlo, utilizzano strategie diverse

rispetto ai bambini con sviluppo tipico, strategie di tipo associativo basate ad esempio su

informazioni di tipo somatosensoriale e visivo, piuttosto che motorio, ovvero basate su una

conoscenza esperienziale. Di conseguenza, i bambini con autismo non sono in grado di

comprendere “motoricamente” o “esperienzialmente” l’intenzione sottostante l’azione di

altri.

65

Concludendo, l’ipotesi che si sostiene in questo studio è quella che il deficit nella

comprensione dell’intenzione altrui nei bambini con autismo sembrerebbe essere legato a

un deficit primario nel reclutamento di appropriate catene motorie.

66

_____________________________________________________________ II° STUDIO

5. II° STUDIO

5.1. MATERIALI E METODI

(Studio comportamentale)

5.1.1. Partecipanti

A questo esperimento hanno preso parte 16 bambini con autismo ad alto

funzionamento (15 maschi e una fermmina, età media 9.7 ± 2.2), reclutati presso il Centro

di Neuropsichiatria di Empoli e il Centro per l’Autismo della USL di Reggio Emilia.

Il gruppo di controllo era invece costituito da 25 bambini con sviluppo tipico (ST)

reclutati presso le locali scuole elementari (21 maschi e 4 femmine, età media 8.3 ± 0.5).

Il modulo 3 della scala ADOS (Autism Diagnostic Observation Schedule) (Lord et

al., 2000) è stato somministrato ai bambini con autismo per confermare la diagnosi di

autismo o di disturbo dello spettro autistico. La media dei punteggi totali dell’ADOS era di

14.5 (± 3.7).

Tutti i bambini presentavano un QI (quoziente intellettivo) superiore a 70, valutato

con la scala WISC-R (Wechsler Intelligence Scale for Children-Revised) (Rubini e

Padovani, 1986) (Tabella 5).

I due gruppi erano equiparati tra loro per età verbale, valutata con un test di

comprensione lessicale PPVT-R (Peabody Picture Vocabulary test) (Dunn e Dunn, 1981) e

per livello cognitivo non verbale, valutato mediante il test delle Matrici di Raven (CPM

47) (Raven, 1984) (Tabella 6).

I soggetti erano tutti destrimani. La lateralizzazione è stata valutata ponendo alcuni

oggetti di fronte ai bambini e facendogli afferrare.

Anche in questo caso, tutte le procedure sono state approvate dal comitato etico

locale e i genitori dei bambini hanno dato il loro consenso scritto.

67

DSA (n=16) ETA’ Q.I. ADOS (punteggio)

1 8.1 102 14 2 8.9 75 17 3 8.3 94 17 4 7.9 102 20 5 8.9 87 13 6 12.5 77 7 7 11.11 91 12 8 7.2 78 13 9 8.3 75 15 10 12.7 87 12 11 12.5 90 13 12 10.9 70 21 13 11 72 19 14 6.9 89 12 15 6.1 91 10 16 9.7 110 17

Media 9.744375 88.1875 14.5 Ds 2.223909 12.28668 3.777124

Tabella 5. Descrizione del campione sperimentale. Cut-off del punteggio ADOS (modulo 3): da 7 a

10 nello spettro, da 10 in su, autismo.

ASD(N=16) (media/ds)

ST (N=25) (media/ds)

Età cronologica 9.74 (± 2.22) 8.34 (± .57) Livello Cognitivo non-verbale 78.00 (± 20.16) 88.12 (± 15.56)

Età verbale 11.11 (± 4.40) 11.95 (± 3.41)

Tabella 6. Descrizione dei due gruppi (DSA e ST) che hanno partecipato all’esperimento.

5.1.2. Materiali e procedure

Questo studio consiste di due esperimenti così denominati: comprensione motoria

dell’azione e comprensione semantica dell’azione.

1. Comprensione motoria dell’azione. I bambini vedevano una serie di due

fotografie, una dopo l’altra, nello schermo di un computer (Figura 6). La prima figura

mostrava un oggetto su uno sfondo neutro e si richiedeva al bambino di denominarlo. In

tutto erano presentati 17 oggetti diversi. Una seconda fotografia mostrava l’immagine di

68

una mano che interagiva con l’oggetto visto in precedenza. Il passaggio da un immagine

all’altra avveniva manualmente. La seconda immagine poteva rappresentare tre tipi di

interazine mano-oggetto: a) la mano che toccava l’oggetto; b) la mano che afferrava

l’oggetto con un tipo di presa che non era specifica per l’uso comune dell’oggetto stesso,

ma che era compatibile con lo spostamento dell’oggetto (presa per spostare); c) la mano

afferrava l’oggetto con la presa tipica per l’uso comune dell’oggetto (presa per usare).

La prova era costituita in tutto da 51 items, 17 oggetti x 3 tipi di interazione con

l’oggetto (toccare, prendere per usare, prendere per spostare), presentati in modo

randomizzato.

Ciascun soggetto veniva sottoposto ad una sessione di training prima di iniziare la

prova. Durante il training, quando compariva la seconda immagine al bambino veniva

chiesto: “Che cosa sta facendo la persona? Tocca o prende l’oggetto? Se l’immagine

mostrava la prensione dell’oggetto o di uso o di spostamento dell’oggetto e il bambino

rispondeva correttamente “prende”; lo sperimentatore chiedeva: “perché lo prende? Per

usare o per spostare? Durante il vero e proprio esperimento le domande che venivano

poste ai bambini non prevedevano più una scelta ma erano semplicemente: “Cosa sta

facendo la persona?” (What-task) “Perché prende l’oggetto?” (Why-task). Il What-task

compariva in tutti i 51 trials, mentre il Why-task in 34 trials.

Le risposte non prevedevano un limite di tempo. L’intera prova è stata

videoregistrata.

Le risposte sono state classificate come corrette o sbagliate: veniva attribuito un

punteggio di 1 per ogni risposta corretta e un punteggio di 0 per ogni risposta sbagliata. Le

risposte alla prima domanda venivano considerate corrette se la risposta del bambino

“tocca” o “prende” era compatibile con l’immagine presentata. La seconda domanda era

considerata corretta se il bambino descriveva l’uso dell’oggetto (es. per usare, per

mangiare, per telefonare ecc…) in risposta all’immagine che raffigurava la presa d’uso e se

il bambino rispondeva “per spostare” alla presentazione delle immagini che

rappresentavano una presa per spostare.

2. Comprensione semantica dell’azione. Come nel precedente esperimento i

bambini vedevano una serie di figure presentate una alla volta nello schermo di un

computer (Figura 6). La prima fotografia mostrava un oggetto in un contesto neutro e ai

bambini era richiesto di denominare l’oggetto. Anche in questo caso erano presentati 17

oggetti diversi. La seconda fotografia mostrava l’immagine di una mano che interagiva con

69

l’oggetto visto in precedenza in un contesto che suggeriva il goal dell’azione (es. per usare

o per spostare). In questo caso il tipo di presa era lo stesso per tutti e due i tipi di contesto.

La prova era costituita in tutto da 34 items, 17 oggetti x 2 diversi tipi di contesto

(contesto che suggerisce l’uso dell’oggetto, contesto che suggerisce lo spostamento

dell’oggetto), presentati in modo randomizzato.

I soggetti sono stati sottoposti ad una sessione di training prima di iniziare

l’esperimento. La procedura sperimentale era la stessa del precedente esperimento. Al

bambino veniva chiesto “Perché la persona prende l’oggetto?” Le risposte venivano

considerate corrette se erano compatibili con il contesto mostrato.

Tutti i soggetti sono stati in grado di denominare gli oggetti, abbiamo scartato dal

campione un solo soggetto che non è riuscito a superare il training.

La percentuale degli errori in entrambi gli esperimenti, è stata calcolata

separatamente per gli errori di uso (Why-use, 17 trials) e gli errori di spostamento (Why-

place, 17 trials).

5.1.3. Analisi statistica

L’età verbale valutata con il Peabody Picture Vocabulary test (PPVT) e il livello

cognitivo non-verbale valutato con le Matrici Progressive di Raven sono stati confrontati

tra i due gruppi mediante dei t-test per campioni indipendenti.

Nel primo esperimento è stata condotta un’analisi di varinaza (ANOVA) per misure

ripetute tra gruppi. La variabile dipendente era rappresentata dalla percentuale di errori.

La struttura dell’analisi era costituita da un fattore con tre livelli:

livello 1: errori nel “What-task”;

livello 2: erroi nel “Why-use-task”;

livello 3: errori nel “Why-place-task”.

Nel secondo esperimento è stata condotta lo stesso tipo di analisi, con la differenza

che la struttura era costituita da un fattore con due livelli:

livello 1: errori nel “Why-use-task”;

livello 2: errori nel “Why-place-task”.

L’analisi post-hoc è stata fatta con test-t multipli con correzione di Bonferroni.

70

Figura 6. Esempio degli stimoli impiegati e delle relative domande poste ai soggetti, nei due

esperimenti: Comprensione motoria dell’azione (in alto) e Comprensione semantica dell’azione (in

basso).

5.2. RISULTATI

I risultati ottenuti mostrano che non vi è nessuna differenza tra i due gruppi

(bambini con DSA vs. bambini con sviluppo tipico) nell’età verbale valutata con il

Peabody Picture Vocabulary test (PPVT) (p = .55) e il livello cognitivo non verbale

valutato con le Matrici di Raven (p = .49).

71

I risultati del primo esperimento hanno rilevato un’interazione statisticamente

significativa tra il Gruppo e il Tipo di errore [F (2,39) = 15.4; p < .0001]. L’interazione era

dovuta a un maggior numero di errori nel “Why-place-task” nei bambini con DSA rispetto

ai bambini con sviluppo tipico (p < .0001). Al contrario, l’analisi non mostra una

differenza significativa tra i due gruppi negli errori di “What-task” e di “Why-use-task”

(Figura 7).

I risultati del secondo esperimento non hanno rivelato invece, alcuna differenza

statisticamente significativa (Figura 8).

Figura 7. Risultati del primo esperimento (Comprensione motoria dell’azione): media della

percentuale di errore nei due gruppi (DSA e ST) nel “What-task”, nel “Why-use-task” e nel “Why-

place-task”. L’analisi mostra una differenza statisticamente significativa (*** p. < .0001) tra i due

gruppi solo nel “Why-place-task”. Le barre di errore rappresentano un intervallo di confidenza al

95%.

72

Figura 8. Risultati del secondo esperimento (Comprensione semantica dell’azione): media della

percentuale di errore nei due gruppi (DSA e ST) nel “Why-use-task” e nel “Why-place-task”.

L’analisi mostra che non vi è alcuna differenza statisticamente significativa tra i due gruppi. Le

barre di errore rappresentano un intervallo di confidenza al 95%.

5.3 CONCLUSIONI (secondo studio)

I risultati del primo esperimento (Comprensione motoria dell’azione) indicano che i

bambini con autismo non hanno difficoltà nella comprensione del “What” dell’azione,

infatti non vi è alcuna differenza tra i due gruppi (DSA e ST) all’interno del “What-task”.

Al contrario, i bambini con DSA hanno chiaramente un deficit nel comprendere

l’intenzione sottostante l’atto motorio. Tuttavia il deficit era presente soltanto nel “Why-

task-place” e non nel “Why-use-task”. I bambini con DSA fanno molti più errori dei

bambini con ST nel “Why-task-place”. Analizzando in dettaglio la tipologia degli errori si

è potuto evidenziare come la maggior parte dei bambini con DSA compiono errori legati

alla semantica dell’oggetto, ovvero per questi bambini le forbici sono sempre per tagliare,

il bicchiere per bere è così via…La maniera in cui viene preso l’oggetto sembra non essere

73

un’informazione determinante nella comprensione dell’intenzione motoria dell’azione

osservata.

Infine i risultati del secondo esperimento (Comprensione semantica dell’azione),

indicano che quando l’informazione relativa al contesto è resa disponibile i bambini con

DSA così come i bambini con sviluppo tipico sono in grado di comprendere le intenzioni

che sottendono le azioni osservate.

Questo studio mostra che i bambini con DSA sono capaci di comprendere i goals

dei singoli atti motori osservati il “what” dell’azione, ma che questa abilità non è

sufficiente per capire le intenzioni che li muovono, il “why” dell’azione.

I bambini con DSA sono in grado di comprendere il perché dell’azione quando

sono presenti dei “cues” esterni, come la semantica dell’oggetto o un contesto che indichi

univocamente il perché dell’azione. Tuttavia, essi falliscono quando l’informazione

sull’intenzione è data esclusivamente dalla visione di una mano che afferra un oggetto con

prese differenti.

I dati ci portano a concludere che i bambini con DSA nel comprendere le intenzioni

delle azioni altrui, non sono guidati dalla loro conoscenza motoria e quindi esperienziale,

ma piuttosto da un’analisi puramente cognitiva basata, nello specifico, sul contesto e sulla

semantica dell’oggetto.

74

__________________________________________________________ DISCUSSIONE

6. DISCUSSIONE

Sin dal lavoro di Fogassi e collaboratori (2005) è noto che la maggior parte dei

neuroni “mirror parietali” è in grado di rispondere durante l’osservazione di un atto

motorio (l’afferramento) con un’intensità di scarica diversa in relazione allo scopo ultimo

dell’azione, in cui l’atto codificato è incluso. Questa risposta discriminativa rispetto allo

scopo dell’intera azione, durante l’osservazione di un singolo atto, risulta congruente con

quella mostrata dagli stessi neuroni durante l’esecuzione attiva di un atto di afferramento

da parte della scimmia: in altri termini, la risposta di un neurone “mirror” di afferramento

che si attiva di più quando la scimmia “prende per mangiare” rispetto a quando “prende per

piazzare”, è maggiore anche quando la scimmia osserva uno sperimentatore che “prende

per mangiare” rispetto a quando “prende per piazzare”.

Questo meccanismo è stato ritenuto una possibile base neurale per una

comprensione dell’intenzionalità motoria dell’altro fondata sulla propria “conoscenza

motoria”: in relazione a quale catena motoria è attivata, l’osservatore avrà una

rappresentazione di ciò che, più probabilmente, l’agente sta per fare (Fogassi et al., 2005).

In modo analogo, si potrebbe ipotizzare che i processi di selezione della catena

motoria intenzionale necessaria per produrre l’azione siano gli stessi attivati durante

l’osservazione della stessa azione e in tal modo, consentano di attivare la rappresentazione

dell’azione intenzionale eseguita dall’altro, reclutando le stesse catene parietali che

entrerebbero in gioco se fosse l’osservatore ad agire nello stesso contesto. In questo caso,

l’osservatore non conosce fin dall’inizio lo scopo finale dell’azione dell’altro, come invece

accade quando deve eseguirla attivamente: sarebbe perciò la convergenza dei fattori

contestuali e mnemonici verosimilmente integrati nella corteccia prefrontale che, insieme

alle informazioni visive sull’azione biologica, potrebbe consentire ai neuroni “mirror” di

PFG di rappresentare l’azione intenzionale dell’altro più probabile nelle circostanze

attuali.

Il primo studio da noi condotto fornisce un’evidenza indiretta che una simile

organizzazione degli atti motori esiste anche negli esseri umani. Nei bambini con sviluppo

tipico, durante l’azione di “portare-il-cibo-alla-bocca”, i muscoli responsabili dello scopo

finale dell’azione, aumentavano la loro attivazione precocemente. Appena essi muovevano

75

la mano per raggiungere il cibo allo scopo di portarlo alla bocca, vi era un aumento

dell’attività elettromiografia dei muscoli coinvolti nell’apertura della bocca. Questa

attivazione non era invece presente quando i bambini afferravano un oggetto per metterlo

in un contenitore.

Un altro risultato interessante è stato trovato durante l’osservazione delle azioni

fatte da altri: quando lo sperimentatore afferrava il cibo per portarlo alla bocca, c’era

un’immediata attivazione del muscolo MH dell’osservatore che controllava l’ultimo atto

motorio della catena. Questa attivazione non era presente durante l’osservazione

dell’azione “prendere-per-mettere-nel-contenitore”. L’attivazione del muscolo MH

fornisce una prova a favore che, durante l’osservazione dell’atto motorio “afferrare-cibo”,

l’intera catena motoria “afferrare-per-mangiare” diventa attiva dall’inizio dell’azione,

permettendo così all’osservatore di catturare immediatamente l’intenzione motoria

dell’agente.

L’attivazione di muscoli specifici durante l’osservazione di un’azione era stata già

precedentemente osservata in uno studio di Berger e Hadley (1975) in cui dimostravano

che l’attivazione EMG dei muscoli del braccio era maggiore quando i soggetti guardavano

dei modelli che lottavano utilizzando le braccia e che l’attivazione EMG delle labbra era

maggiore quando gli stessi soggetti osservavano un modello balbuziente. Tuttavia, di solito

l’attivazione muscolare durante l’osservazione di un’azione eseguita da un’altra persona,

rimane sotto soglia, richiedendo tecniche di TMS (Stimolazione Magnetica Transcranica)

per poterla osservare (Fadiga et al., 1995; Gangitano et al., 2001; Aziz-Zadeh et al., 2002;

Borroni et al.,2005). L’attivazione da noi trovata durante l’osservazione, senza l’ausilio

della TMS può essere spiegata dal fatto che il nostro esperimento, diversamente da quelli

esposti in letteratura, è stato condotto su bambini i quali, possiedono un minor controllo

inibitorio del lobo prefrontale sul sistema “mirror” rispetto agli adulti. Questa

interpretazione è in linea con la tendenza comunemente osservata nei bambini ad imitare

gli altri.

Un comportamento radicalmente diverso rispetto ai bambini con ST è stato

osservato nel bambini con DSA, sia durante l’esecuzione che durante l’osservazione

dell’azione eseguita da altri. Durante l’esecuzione dell’azione “afferrare-per-mangiare”

non era presente alcuna attivazione del muscolo MH né nella fase di reaching, né nella fase

di grasping. L’attivazione è stata trovata soltanto nella fase di bringing.

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Come possiamo spiegare questi risultati? E’ ovvio che quando i bambini con

autismo erano chiamati a svolgere le due azioni (prendere-per-mangiare e prendere-per-

mettere-nel-contenitore) riuscivano apparentemente come i bambini con ST a svolgere il

compito. I dati mostrano però che diversamente dai bambini ST i bambini con DSA non

erano capaci di organizzare le loro azioni utilizzando un meccanismo diretto. Quello che

crediamo è che loro organizzino step by step l’intera azione e non utilizzino correttamente

le catene motorie che permettono la fluidità dell’azione. In altre parole, la sequenza di atti

motori appare essere organizzata come una programmazione a computer se x allora y

piuttosto che organizzata in una sequenza a priori che determina il goal finale dell’azione.

Il comportamento del muscolo MH nel bambini con DSA era chiaramente

differente rispetto a quello dei bambini con ST anche durante l’osservazione. L’attivazione

del muscolo MH era assente durante l’osservazione di entrambe le azioni (prendere-per-

mangiare e prendere-per-mettere-nel-contenitore).

Come possiamo spiegare questa assenza di attivazione? La nostra interpretazione è

che i bambini con autismo non presentano una “piena” comprensione dell’intenzione

motoria dell’azione altrui.

A questo punto diviene fondamentale specificare che cosa intendiamo per

intenzione motoria. Il termine intenzione è spesso erroneamente utilizzato per indicare lo

scopo dell’atto motorio che corrisponde al “che cosa un individuo sta facendo” (es.

afferrare una tazzina di caffè) e non esclusivamente al “perché un individuo sta facendo

una cosa” (es. per bere, per spostare e così via). I due usi dello stesso termine descrivono in

realtà due processi differenti: il primo è l’immediata comprensione dello scopo dell’atto

motorio osservato, il secondo è la predizione dello scopo finale dell’intera azione.

Quando un individuo osserva il comportamento di un’altra persona egli capisce

cosa quella persona sta facendo (what dell’atto motorio), ma anche, in accordo con il modo

in cui l’atto motorio è eseguito e il contesto in cui è inserito, il perché quella persona lo sta

facendo (why dell’azione), ovvero quello che noi definiamo intenzione motoria. Nel caso

dell’esempio riportato sopra: afferrare la tazzina di caffè, il modo in cui la tazza viene

afferrata (es. per il manico o da sopra) permette a chi osserva non solo di capire che

l’agente sta afferrando la tazzina ma anche il perché (es. per bere o per rimuoverla)

(Rizzolatti e Fabbri-Destro, 2008).

Il meccanismo neurale responsabile della comprensione del what dell’atto motorio

è il meccanismo dei neuroni “mirror” localizzati nel lobulo parietale inferiore e nella

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corteccia pre-motoria ventrale, dove codificano atti motori specifici (Rizzolatti e

Craighero, 2004; Fabbri-Destro e Rizzolatti, 2008). Per quanto riguarda la comprensione

dell’intenzione, il why, in letteratura non vi è consenso sui circuiti e i relativi meccanismi

coinvolti (Frith e Frith, 1999; Saxe et al., 2004; Csibra e Gegely, 2007; Iacoboni et al.,

2005). Dati recenti suggeriscono, tuttavia, che quando un’azione è conosciuta, quando cioè

chi esegue e chi osserva l’azione condividono lo stesso repertorio motorio, le aree parieto-

frontali giocano un ruolo centrale. Quando invece, l’azione osservata è un’azione inusuale,

viene coinvolto un meccanismo top-down che coinvolge la corteccia cingolata e la

corteccia temporale superiore (Brass et al., 2007; De Lange et al., 2008; Liepelt et al.,

2008). E’ importante ricordare, come abbiamo gìa più volte sottolineato, che per la

comprensione dell’intenzione non è sufficiente l’attivazione dei neuroni “mirror” per se. I

neuroni “mirror” descrivono soltanto il what dell’azione osservata (Rizzolatti e Fabbri-

Destro, 2008), il quale non richiede necessariamente la comprensione dello stato mentale

dell’agente (Pacherie e Dokic, 2006). Il meccanismo “mirror” coinvolto nella

comprensione dell’intenzione che implica invece l’attribuzione di uno stato mentale

all’altro, è basato sull’attivazione di neuroni “mirror” selettivi per un atto motorio inserito

in una specifica azione (es. neuroni di afferramento che scaricano solo se l’azione in cui

sono inseriti è afferrare-per-mangiare).

I dati del nostro secondo studio, in accordo con letteratura (Alridge et al., 2000;

Carpenter et al., 2001; Hamilton et al., 2007), mostrano come i bambini con DSA sono

capaci di comprendere il what di un atto motorio. L’interazione mano oggetto viene capita

allo stesso modo dei bambini con ST.

I risultati sulla comprensione dell’intenzione mostrano invece un pattern diverso e

molto più complesso. Diversamente dai bambini con ST, i bambini con DSA presentavano

severe difficoltà nel comprendere il why dell’atto motorio nell’esperimento in cui

l’intenzione dell’agente poteva essere compresa solo ed esclusivamente sulla base

dell’interazione mano-oggetto (esperimento 1: comprensione motoria dell’azione).

L’analisi del tipo di errore ci ha permesso di capire chiaramente che l’alto numero

di errori commesso dai bambini con DSA era legato alla semantica dell’oggetto. Le loro

risposte sul perché dell’azione erano basate sull’uso standard dell’oggetto piuttosto che

sull’interazione mano-oggetto. Diversamente dai bambini con ST, essi ignoravano

l’informazione ricavabile dal tipo di presa, ovvero dal comportamento per così dire

“motorio” dell’agente. E’ molto probabile che, non capendo il why dell’azione dal tipo di

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presa si affidassero esclusivamente al contenuto semantico dell’oggetto in questione.

Questo è evidenziabile dal fatto che non erano presenti errori nella condizione in

cui la presa coincideva con l’uso standard dell’oggetto (Why-use-task).

Questa interpretazione è stata ulteriormente confermata dal secondo esperimento

condotto (comprensione semantica dell’azione), dove la presa dalla mano sull’oggetto

rimaneva costante e ciò che variava era il contesto in cui era inserito l’atto motorio di

afferrare. Il razionale di questo esperimento era il seguente: se i bambini con DSA

interpretano l’intenzione altrui basandosi sulla semantica dell’oggetto, essi avrebbero

dovuto rispondere correttamente in presenza di cues esterni, come un contesto che

indicasse univocamente il perché dell’azione. Questo è esattamente ciò che è stato trovato.

I dati ottenuti indicano inoltre che gli errori commessi nel primo esperimento non

potevano essere attribuiti ad una risposta stereotipata guidata dalla salienza dell’oggetto,

ma ad un’incapacità vera e propria di comprendere la componente motoria dell’interazione

mano-oggetto.

In conclusione, gli studi descritti sostengono l’ipotesi che i bambini con DSA non

sono in grado di organizzare le loro azioni in catene di atti motori e di conseguenza non

riescono a comprendere esperienzialmente l’intenzione delle azioni altrui. Il fatto che

questi bambini sono in grado di riconoscere il what dell’azione suggerisce che il sistema

“mirror” di base per la comprensione dell’atto motorio è preservato o comunque non del

tutto deficitario. Infine è interessante sottolineare il chiaro parallelismo tra deficit motori e

deficit cognitivi presentati dai bambini con autismo: la loro incapacità di comprendere

motoricamente o esperienzialmente l’intenzione altrui potrebbe essere una delle cause dei

disturbi nell’interazione sociale manifestati da questi soggetti. Considerando le recenti

evidenze che mostrano l’importante ruolo del sistema motorio nella comprensione

dell’azione, nell’attribuzione dell’intenzionalità e nella comunicazione (Rizzolatti e

Craighero, 2004; Iacoboni e Dapretto, 2006), è plausibile ipotizzare che un danno a un

meccanismo comune possa essere la causa sottostante sia del deficit motorio che del deficit

cognitivo nell’autismo. Quindi in una parola deficit motorio e deficit cognitivo coincidono.

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